电磁波的发现-电磁振荡-ppt课件

,*,1,、,2,电磁波的发现 电磁振荡,1、2 电磁波的发现 电磁振荡,一、伟大的预言,1.,变化的磁场产生电场,实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路,里就会产生,_.,感应电流,一、伟大的预言感应电流,麦克斯韦对该问题的见解：电路里有,_,产生，一定是变化的,_,产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动,.,该现象的实质：变化的,_,产生了电场,.,感应电流,磁场,磁场,麦克斯韦对该问题的见解：电路里有_产生，一定,2.,变化的电场产生磁场,麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生,_.,【想一想】,变化的电场一定产生变化的磁场,变化的磁场一定产生变化的电场,这种说法对吗,?,提示：,不对,.,均匀变化的电场产生恒定的磁场,均匀变化的磁场产生恒定的电场,.,只有非均匀变化的电场才产生变化的磁场,非均匀变化的磁场产生变化的电场,.,磁场,2.变化的电场产生磁场磁场,二、电磁波,1.,电磁波的产生：如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那,么它就会在空间引起不均匀变化的,_,，这一不均匀变化的,磁场又引起不均匀变化的,_,于是变化的电场和变化的磁,场交错产生，由近及远向周围传播，形成,_.,2.,电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空,中传播时，它的电场强度和磁感应强度互相,_,，而且二者均,与波的传播方向,_,，因此电磁波是横波,.,3.,电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁,波的速度等于,_.,磁场,电场,电磁波,垂直,垂直,光速,二、电磁波磁场电场电磁波垂直垂直光速,【判一判】,（,1,）电磁波在真空和介质中传播速度相同,.(),（,2,）只要有电场和磁场，就能产生电磁波,.(),（,3,）电磁波在同种介质中只能沿直线传播,.(),【判一判】,提示：,（,1,）电磁波的传播速度与介质和频率有关，相同频率的电磁波在不同介质中的传播速度不同，（,1,）错误,.,（,2,）恒定的电场,(,磁场,),周围不会产生磁场,(,电场,),，只有周期性变化的电场,(,磁场,),才能产生电磁波，（,2,）错误,.,（,3,）电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的，（,3,）错误,.,提示：（1）电磁波的传播速度与介质和频率有关，相同频率的电磁,三、电磁振荡的产生,1.,振荡电流：大小和方向都做,_,迅速变化的电流,.,2.,振荡电路：能产生,_,的电路,.,3.,振荡过程：如图所示，将开关,S,掷向,1,，先给电容器充电，再,将开关,S,掷向,2,，从此时起，电容器要对线圈放电,.,周期性,振荡电流,三、电磁振荡的产生周期性振荡电流,（,1,）放电过程：由于线圈的,_,作用，放电电流不能立刻达,到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐,_.,放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到,_.,该过程电容器储存的,_,转化为线圈的,_.,自感,减少,最大值,磁场能,电场能,（1）放电过程：由于线圈的_作用，放电电流不能立刻达,（,2,）充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的,_,作用，电,流并不会立刻消失，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减,小，电容器开始,_,，极板上的电荷逐渐,_.,当电流减小到,零时，充电结束,极板上的电荷量达到,_.,该过程中,线圈,中的,_,又转化为电容器的,_.,此后电容器再放电、再,充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流,.,自感,充电,增加,最大值,电场能,磁场能,（2）充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的_作用，电,（,3,）实际的,LC,振荡是阻尼振荡,.,电路中有电阻，振荡电流通,过时会有,_,产生，另外还会有一部分能量以,_,的形式,辐射出去,.,如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中,.,热量,电磁波,（3）实际的LC振荡是阻尼振荡.电路中有电阻，振荡电流通热量,【想一想】,为什么放电完毕时，电流反而最大？,提示：,开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流不是突,然变大，而是逐渐增大，随着线圈的阻碍作用减弱，放电电,流增大变快,.,当放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流也,不能立即减为零，而是逐渐减小,.,【想一想】为什么放电完毕时，电流反而最大？,四、电磁振荡的周期和频率,1.,周期：电磁振荡完成一次,_,需要的时间,.,2.,频率：,1 s,内完成的,_,的次数,.,如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的,周期和频率分别叫做,_,周期和,_,频率,.,3.,周期和频率公式：,T=_,，,f=_.,周期性变化,周期性变化,固有,固有,四、电磁振荡的周期和频率周期性变化周期性变化固有固有,【想一想】,电磁振荡的固有周期（频率）与哪些因素有关？,提示：,电磁振荡的固有周期（频率）与振荡电路中电容器的,电容,C,和线圈的自感系数,L,有关,.,【想一想】电磁振荡的固有周期（频率）与哪些因素有关？,对麦克斯韦电磁场理论的理解及验证,【探究导引】,对麦克斯韦电磁场理论的理解及验证,如图是警察在使用对讲机，请思考以下问题：,（,1,）麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么？,（,2,）电磁波是怎样产生的？,如图是警察在使用对讲机，请思考以下问题：,【要点整,合,】,1.,电磁场的产生,如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场,.,【要点整合】,2.,麦克斯韦电磁场理论的要点,(1),恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场,.,(2),均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,.,(3),振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场,.,2.麦克斯韦电磁场理论的要点,3.,电磁波的实验证明,1886,年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波,（,1,）赫兹的实验装置，如图所示,3.电磁波的实验证明,（,2,）实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花,（,3,）现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场这种电磁场以电磁波的形式在空间传播,.,当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花,.,（2）实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个,【特别提醒】,电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割，磁感线、电场线都是闭合的曲线；静电场、静磁场是单独存在的，且电场线是非闭合曲线，静止的电场和磁场的混合不是电磁场,.,【特别提醒】电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割，磁感线、,【典例,1,】,关于电磁场理论，下列说法中正确的是,(),A.,在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场,B.,在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场,C.,均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场,D.,周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场,【典例1】关于电磁场理论，下列说法中正确的是(),【思路点拨】,解答本题时要理解麦克斯韦电磁场理论的以下四点：,【关键点】,(1),恒定的电场,(,磁场,),不产生磁场,(,电场,),(2),均匀变化的电场,(,磁场,),恒定的磁场,(,电场,),(3),非均匀变化的电场,(,磁场,),变化的磁场,(,电场,),(4),周期性变化的电场,(,磁场,),同频率的磁场,(,电场,),【思路点拨】解答本题时要理解麦克斯韦电磁场理论的以下四点：,【规范解答】,选,D.,根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场,.,周期性变化的电场产生同频率变化的磁场,.,【规范解答】选D.根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才,电磁波与机械波的比较,【探究导引】,如图所示是航天员在神舟飞船上与地面控制中心对话的情景，声波是一种机械波，而声音传到地面靠的又是电磁波，请思考以下问题：,（,1,）电磁波与机械波有什么共同点？,（,2,）电磁波与机械波有什么不同点？,拓展,提升,电磁波与机械波的比较拓展,【要点整合】,电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两种波因产生机理不同，除具有波的共性外，还有不同之处,.,力学现象,电磁现象,位移随时间和空间做周,期性变化,电场强度,E,和磁感应强度,B,随时间和空间做周期性,变化,【要点整合】力学现象电磁现象位移随时间和空间做周电场强度E和,传,播需要介质，,波速与介质有,关，与频率无关,传播无需介质，在真空中波速,总等于光速,c,，在介质中传播,时，波速与介质和频率都有关,由质点（波源）,的振动产生,由电磁振荡（周期性变化的电,流）激发,可以是,是,可以是,否,满足干涉条件时均能发生干涉现象,满足衍射条件时均能发生明显衍射,传播需要介质，传播无需介质，在真空中波速由质点（波源）由电磁,【特别提醒】,电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质，但电磁波的传播则不需要介质,.,【特别提醒】电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波,【典例,2,】关于电磁波与声波的说法，下列正确的是,(),A.,电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播,B.,电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质,C.,由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大,D.,由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小,【典例2】关于电磁波与声波的说法，下列正确的是(),【思路点拨】,解答本题应把握以下两点：,【,关键点,】,(1),电磁波本身是一种物质，机械波只是一种振动形式在介质中的传播,.,(2),电磁波在真空中的传播速度最大，机械波在固体、液体、气体中的传播速度逐渐减小，但传播过程中它们的频率都不变,.,【思路点拨】解答本题应把握以下两点：,【规范解答】,选,A,、,C.,由电磁波和声波的概念可知,A,正确因,为电磁波可以在真空,中,传播，而声波属于机械波，它的传播,需要介质，在真空中不能传播，故,B,错电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，在真空中的传播速度最大；,声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大，故,C,正确,无论是电磁波还是声波，从一种介质进入另一种介质时,频率,都不变，所以由波长,=v/f,及它们在不同介质中的传播速,度,【规范解答】选A、C.由电磁波和声波的概念可知A正确因,可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变,长，故,D,错,.,可知，由空气进入水中时，电磁波的波长变短，声波的波长变,振荡过程中各物理量的变化情况,【探究导引】,手机、电视、收音机的信号都要依靠电磁波传送，电磁波是利用电磁振荡产生的请思考以下问题：,拓展,提升,振荡过程中各物理量的变化情况拓展,（,1,）振荡过程中，电荷量与电流是否同步变化？,（,2,）电磁振荡过程中，有关物理量是如何变化的？,（,3,）一个振荡周期内，电容器充放电几次？,（,4,）振荡周期（频率）与哪些因素有关？,（1）振荡过程中，电荷量与电流是否同步变化？,【要点整,合,】,给,LC,回路提供能量后，利用电容器的充放电作用和线圈产生的自感作用，使,LC,回路中产生振荡电流，同时电容器极板上电荷,q,及与,q,相关的电场,(E,、,U,、,E,电,),，通电线圈的电流,i,及与,i,相关联的磁场,(B,、,E,磁,),都发生周期性变化的现象，称为电磁振荡,.,其中，产生的大小和方向都周期性变化的电流称为振荡电流,.,产生振荡电流的电路称为振荡电路,.,最简