高中物理 电磁波的产生课件 鲁科版选修3-4.ppt

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3 1 1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3 1 1 赫兹 麦克斯韦 一 电磁振荡中各物理量的变化情况如图3 1 2所示 图3 1 2 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3 1 3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3 1 3 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