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,高中物理选修3-4鲁教版,第3章 电磁波 第1讲 电磁波的产生,目标定位 1.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率.2.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点及其在物理学发展史上的意义.3.知道电磁波的产生.4.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在及意义,一、电磁振荡 1振荡电流和振荡电路 (1)振荡电流：大小和 都做周期性变化的电流 (2)振荡电路：产生 的电路由 和 所组成的电路是一种基本的振荡电路，叫做LC振荡电路,方向,振荡电流,电感线圈L,电容器C,2电磁振荡的过程 (1)放电过程：线圈自感作用阻碍电流的变化，使电路中的电流由 逐渐 ， 能逐渐转化为 能当放电 完毕，即 0时，电路中的 达到最大值，电场消失，磁场最强，电场能全部转化为磁场能,零,增大,电场,磁场,Q,电流,(2)充电过程：由于电感线圈的自感作用，电路中的电流逐渐 ，电感线圈中的磁场逐渐 ，电容器两极板所带的电荷逐渐 ，两极板间的电场也逐渐 电路中的磁场能逐渐转化成 能 (3)电磁振荡：上述过程周而复始地进行，就产生了方向和大小周期性变化的振荡电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化， 能和 能交替相互转化，这个过程叫做电磁振荡,减小,减弱,增多,增强,电场,电场,磁场,次数,同一个方向,一次,二、麦克斯韦的预言 1麦克斯韦电磁场理论的主要论点 (1) 的磁场周围会产生电场 (2) 的电场周围会产生磁场 2电磁场： 的电场和 的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场 3电磁波：在空间交替变化并传播出去的 就形成了电磁波,变化,变化,变化,变化,电磁场,三、赫兹实验 1888年，物理学家 第一次用实验证实了电磁波的存在，证明了 的预言 想一想 空间存在如图311所示的 电场，那么在空间能不能产生磁场？ 在空间能不能形成电磁波？ 答案 如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波,图311,赫兹,麦克斯韦,一、电磁振荡中各物理量的变化情况 如图312所示,图312,由甲、乙两图象可以看出：在电磁振荡过程中，(1)线圈中的电流i、磁感应强度B及磁场能EB的变化规律一致(2)电容器的带电量q，两极板间的场强E及电场能EE的变化规律一致，并且与i、B、EB的变化总是反向的,【例1】 某时刻LC振荡电路的状态 如图313所示，则此时刻 ( ) A振荡电流i在减小 B振荡电流i在增大 C电场能正在向磁场能转化 D磁场能正在向电场能转化,图313,解析 图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确 答案 AD,借题发挥 在电磁振荡中各物理量变化是有规律的，我们要熟悉各物理量变化的特点，特别抓住关键的电量和电流，电量变大、电场强度、电场能变大；电流则变小，磁感应强度、磁场能变小判断出充、放电情况是解决问题的关键,二、对麦克斯韦电磁场理论的理解 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,【例2】 关于电磁场理论，下列说法正确的是 ( ) 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,解析 根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，故D对，A、B、C错 答案 D,针对训练1 某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示，能发射电磁波的电场是 ( ),解析 图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波 答案 D,2电磁波和机械波的区别 (1)二者本质不同 电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播 (2)传播机理不同 电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用 (3)电磁波传播可以不需要介质，而机械波传播需要介质 (4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波,【例3】 以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是 ( ) A机械波和电磁波，本质上是一致的 B机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关 C机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波 D它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象,解析 机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确 答案 BCD,借题发挥 机械波的传播速度完全由介质决定，而电磁波的传播速度是由介质和频率共同决定.,
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