電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩課件(人教選修3-4).ppt
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第十四章,,第1、2節(jié),,,,新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì),名師課堂一點(diǎn)通,創(chuàng)新演練大沖關(guān),,隨堂檢測(cè)歸納小結(jié),,課下作業(yè)綜合提升,,,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,,要點(diǎn)三,1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史上的物理意義。2.了解電磁波的基本特點(diǎn)及其發(fā)展過(guò)程,通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物理性質(zhì)。3.理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念,了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程。4.了解電磁振蕩的周期與頻率,會(huì)求LC電路的周期與頻率。,1.偉大的預(yù)言(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng):實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ):如圖14-1-1所示,在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路,電路里就會(huì)產(chǎn)生。,感應(yīng)電流,圖14-1-1,圖14-1-2,麥克斯韋對(duì)該問(wèn)題的見(jiàn)解:電路里有產(chǎn)生,一定是變化的產(chǎn)生了電場(chǎng),自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)。該現(xiàn)象的實(shí)質(zhì):變化的產(chǎn)生了電場(chǎng)。(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng):麥克斯韋大膽地假設(shè),既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生。,感應(yīng)電流,磁場(chǎng),磁場(chǎng),磁場(chǎng),2.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生:如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場(chǎng),那么它就會(huì)在空間引起不均勻變化的,這一不均勻變化的磁場(chǎng)又引起不均勻變化的——于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)向周?chē)鷤鞑?,形成?2)電磁波是橫波:根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相,而且二者均與波的傳播方向,因此電磁波是波。(3)電磁波的速度:麥克斯韋指出了光的電磁本質(zhì),他預(yù)言電磁波的速度等于。,磁場(chǎng),電場(chǎng),電磁波,垂直,垂直,橫,光速,3.赫茲的實(shí)驗(yàn)(1)赫茲利用如圖14-1-3的實(shí)驗(yàn)裝置,證實(shí)了的存在。,電磁波,圖14-1-3,(2)赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果:赫茲通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn),觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象,并通過(guò)測(cè)量證明,電磁波在真空中具有與光相同的,證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。,速度,4.電磁振蕩的產(chǎn)生(1)振蕩電流:大小和方向都做迅速變化的電流。(2)振蕩電路:能產(chǎn)生的電路。(3)振蕩過(guò)程:如圖14-1-4所示,將開(kāi)關(guān)S擲向1,先給電容器充電,再將開(kāi)關(guān)擲向2,從此時(shí)起,電容器要對(duì)線圈放電:,周期性,振蕩電流,①放電過(guò)程:由于線圈的作用,放電電流不能立刻達(dá)到最大值,由零逐漸增大,同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸。放電完畢時(shí),電容器極板上的電荷為零,放電電流達(dá)到。該過(guò)程電容器儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)化為線圈的。,圖14-1-4,自感,減少,最大值,電場(chǎng)能,磁場(chǎng)能,②充電過(guò)程:電容器放電完畢,由于線圈的作用,電流并不會(huì)立刻消失,而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng),并逐漸減小,電容器開(kāi)始,極板上的電荷逐漸,當(dāng)電流減小到零時(shí),充電結(jié)束,極板上的電荷量達(dá)到。該過(guò)程線圈中的又轉(zhuǎn)化為電容器的。此后電容器再放電、再充電,周而復(fù)始,于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流。③實(shí)際的LC振蕩是阻尼振蕩:電路中有電阻,振蕩電流通過(guò)時(shí)會(huì)有產(chǎn)生,另外還會(huì)有一部分能量以的形式輻射出去。如果要實(shí)現(xiàn)等幅振蕩,必須有能量補(bǔ)充到電路中。,自感,充電,增加,最大值,磁場(chǎng)能,電場(chǎng)能,熱量,電磁波,周期性變化,周期性變化,固有,固有,1.某電路的電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖14-1-5所示,能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是(),圖14-1-5,解析:題圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化,不產(chǎn)生磁場(chǎng),題圖B和題圖C中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻變化,能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。題圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化,能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。答案:BCD,2.關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波,下列敘述中正確的是()A.恒定的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生電磁波B.電磁波的傳播需要介質(zhì)C.電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),頻率不變D.電磁波在傳播過(guò)程中也傳遞了能量解析:由麥克斯韋電磁理論可知,只有非均勻變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)能產(chǎn)生電磁波,A錯(cuò);電磁波的傳播不需要介質(zhì),B錯(cuò);電磁波與機(jī)械波一樣,在傳播過(guò)程中頻率不變,C正確;電磁波傳播電磁振蕩的運(yùn)動(dòng)形式和能量,D對(duì)。答案:CD,答案:D,4.圖14-1-6中畫(huà)出了一個(gè)LC振蕩電路中的電流變化圖線,根據(jù)圖線可判斷()A.t1時(shí)刻電感線圈兩端電壓最大B.t2時(shí)刻電容器兩極間電壓為零C.t1時(shí)刻電路中只有電場(chǎng)能D.t1時(shí)刻電容器帶電荷量為零,圖14-1-6,解析:由題圖知,t1時(shí)刻電流最大,磁場(chǎng)最強(qiáng),磁場(chǎng)能最大,根據(jù)電磁振蕩的規(guī)律,此時(shí)電場(chǎng)能應(yīng)最小,電場(chǎng)最弱,電容器極板上電荷量最小,此時(shí)電容器的電荷量為0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;此時(shí)因電流最大,變化率是0,自感電動(dòng)勢(shì)為0,電感線圈兩端電壓最小,A錯(cuò)誤;t2時(shí)刻電流最小,電場(chǎng)能最大,電容器兩極間的電壓最大,B錯(cuò)誤。答案:D,1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解,2.對(duì)電磁場(chǎng)的理解(1)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生:如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng),那么這個(gè)變化的電場(chǎng)在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng);這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系,形成了不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場(chǎng)。(2)電磁場(chǎng)與靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)的比較:三者可以在某空間混合存在,但由靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)混合的空間不屬于電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)是電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā),相互耦連形成的統(tǒng)一體。電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播,形成電磁波,如圖14-1-7所示。,圖14-1-7,[名師點(diǎn)睛](1)變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng),是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)。(2)在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的,而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的。,1.關(guān)于電磁場(chǎng)理論,下列說(shuō)法正確的是()A.在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng),[審題指導(dǎo)]要注意場(chǎng)是如何變化的,是均勻變化還是周期性變化。[解析]根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,只有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。[答案]D,(1)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱:變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng);變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。而產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)如何變化與原磁場(chǎng)或電場(chǎng)的變化規(guī)律有關(guān)。(2)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功,但變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。,2.電磁波與機(jī)械波的區(qū)別,2.關(guān)于電磁波與聲波的說(shuō)法,下列正確的是()A.電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播,聲波是聲源的震動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播B.電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播有時(shí)也不需要介質(zhì)C.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí),電磁波的傳播速度變小,聲波傳播速度變大D.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí),電磁波的波長(zhǎng)不變,聲波的波長(zhǎng)變小,[審題指導(dǎo)]解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn):(1)電磁波本身是一種物質(zhì),機(jī)械波只是一種振動(dòng)形式在介質(zhì)中的傳播。(2)電磁波在真空中的傳播速度最大,機(jī)械波在固體、液體、氣體中的傳播速度逐漸減小,但傳播過(guò)程中它們的頻率都不變。,[答案]AC,1.振動(dòng)電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖像,圖14-1-8,圖14-1-9,2.LC電路中各量間的變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)同步同變關(guān)系:在LC振蕩電路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中,電容器上的物理量:電量q、板間電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步同向變化的,即:q↓→U↓→E↓→EE↓(或q↑→U↑→E↑→EE↑)。振蕩線圈上的物理量:振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同步同向變化的,即:i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。,(4)極值、圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系:如圖14-1-10所示,i=0時(shí),q最大,E最大,EE最大,E自(E自為自感電動(dòng)勢(shì))最大。,圖14-1-10,3.LC振蕩電路中,某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖14-1-11所示,則(),圖14-1-11,A.若磁場(chǎng)正在減弱,則電容器正在充電,電流由b向aB.若磁場(chǎng)正在減弱,則電場(chǎng)能正在增大,電容器上極板帶負(fù)電C.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電場(chǎng)能正在減少,電容器上極板帶正電D.若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電容器正在充電,電流方向由a向b[審題指導(dǎo)]解答本題首先根據(jù)電流的磁場(chǎng)方向和安培定則判斷振蕩電流的方向,然后再根據(jù)磁場(chǎng)的變化判斷電容器的充放電以及極板帶電情況。,[解析]若磁場(chǎng)正在減弱,則電流在減小,是充電過(guò)程,根據(jù)安培定則可確定電流由b向a流,電場(chǎng)能增大,上極板帶負(fù)電,故選項(xiàng)A、B正確;若磁場(chǎng)正在增強(qiáng),則電流在增大,是放電過(guò)程,電場(chǎng)能正在減小,根據(jù)安培定則,可判斷電流由b向a,上極板帶正電,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。[答案]ABC,點(diǎn)擊下圖進(jìn)入隨堂檢測(cè)歸納小結(jié),,點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課下作業(yè)綜合提升,,- 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