【步步高】高中物理 14.114.2 電磁波的發(fā)現(xiàn)　電磁振蕩課件 新人教選修34

第十四章電磁波14.1-14.2電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論及其在物理學(xué)發(fā)展史上的物理意義.2.了解電磁波的基本特點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)過程及傳播規(guī)律.3.了解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程.4.知道電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率.學(xué)習(xí)目標(biāo)定位一、電磁波的發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計(jì)如圖2所示，當(dāng)磁鐵相對(duì)閉合線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中的電荷做定向移動(dòng)，是因?yàn)槭艿绞裁戳Φ淖饔?？若把閉合線圈換成一個(gè)內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形管，管內(nèi)有直徑略小于環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球，則磁鐵運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)有什么現(xiàn)象？小球受到的是什么力？以上現(xiàn)象說明什么問題？圖2一、電磁波的發(fā)現(xiàn)答案電荷受到電場(chǎng)力作用做定向移動(dòng).磁鐵運(yùn)動(dòng)過程中，帶電小球會(huì)做定向滾動(dòng)，小球受到的仍然是電場(chǎng)力.空間磁場(chǎng)變化，就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，與有沒有閉合線圈無關(guān).要點(diǎn)提煉1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖3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

.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)圖3電場(chǎng)感應(yīng)電流(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生，如圖4所示.麥克斯韋大膽地假設(shè)：既然變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)磁場(chǎng)圖42.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成.(2)電磁波是.(3)電磁波在真空中的速度等于.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波橫波光速3.電磁波和機(jī)械波的比較(1)電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn)①二者都能產(chǎn)生干涉和衍射；②二者在不同介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變.(2)電磁波和機(jī)械波的區(qū)別①二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場(chǎng)的傳播，機(jī)械波是的傳播.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)②傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用.③電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì).④電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時(shí)有橫波和縱波，例如地震波.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)二、電磁振蕩1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖象：2.線圈中的磁感感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、磁場(chǎng)能E磁與電流i的變化規(guī)律相相同；電容器器極板間的電電壓U、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能E電、線圈自感感電動(dòng)勢(shì)E的變化規(guī)律與與電荷量q的變化規(guī)律相相同.二、電磁振蕩蕩一、電磁場(chǎng)理理論典例例精精析析例1關(guān)于于電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論，，下下列列說說法法中中正正確確的的是是()A.在電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，磁磁場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生電電場(chǎng)場(chǎng)B.在變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)C.均勻勻變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生均均勻勻變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)D.周期期性性變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生周周期期性性變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)解析析根根據(jù)據(jù)麥麥克克斯斯韋韋的的電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論，，只只有有變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)才才產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，均均勻勻變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)產(chǎn)生生恒恒定定的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，非非均均勻勻變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng).D二、、電電磁磁波波典例例精精析析例2下列列關(guān)關(guān)于于電電磁磁波波的的敘敘述述中中，，正正確確的的是是()A.電磁磁波波是是電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)由由發(fā)發(fā)生生區(qū)區(qū)域域向向遠(yuǎn)遠(yuǎn)處處的的傳傳播播B.電磁磁波波在在任任何何介介質(zhì)質(zhì)中中的的傳傳播播速速度度均均為為3××108m/sC.電磁磁波波由由真真空空進(jìn)進(jìn)入入介介質(zhì)質(zhì)傳傳播播時(shí)時(shí)，，波波長(zhǎng)長(zhǎng)將將變變短短D.電磁磁波波不不能能產(chǎn)產(chǎn)生生干干涉涉、、衍衍射射現(xiàn)現(xiàn)象象二、、電電磁磁波波典例例精精析析解析析該該題題考考查查電電磁磁波波的的產(chǎn)產(chǎn)生生及及特特點(diǎn)點(diǎn).電磁磁波波在在真真空空中中的的傳傳播播速速度度為為光光速速c＝3××108m/s，且且c＝λ??，從從一一種種介介質(zhì)質(zhì)進(jìn)進(jìn)入入另另一一種種介介質(zhì)質(zhì)時(shí)時(shí)，，頻頻率率不不發(fā)發(fā)生生變變化化，，波波長(zhǎng)長(zhǎng)、、波波速速發(fā)發(fā)生生變變化化.另外電磁磁波仍具具有波的的特征.電磁波只只有在真真空中的的傳播速速度才為為3×108m/s，在其他他介質(zhì)中中的傳播播速度均均小于3×108m/s.電磁波與與其他波波一樣具具有干涉涉、衍射射等波的的特性.當(dāng)電磁波波由真空空進(jìn)入介介質(zhì)傳播播時(shí)，頻頻率不變變，因?yàn)闉閏＞v，所以λ＞λ′，波長(zhǎng)變變短，波波速變小小，故選選A、C.答案AC典例精析析三、電磁磁振蕩的的產(chǎn)生例3LC振蕩電路路中，某某時(shí)刻的的磁場(chǎng)方方向如圖5所示，則則()A.若磁場(chǎng)正正在減弱弱，則電電容器正正在充電電，電流由b向aB.若磁場(chǎng)正正在減弱弱，則電電場(chǎng)能正正在增大大，電容容器上極極板帶負(fù)電圖5典例精析析三、電磁磁振蕩的的產(chǎn)生C.若磁場(chǎng)正正在增強(qiáng)強(qiáng)，則電電場(chǎng)能正正在減小小，電容容器上極極板帶正電D.若磁場(chǎng)正正在增強(qiáng)強(qiáng)，則電電容器正正在充電電，電流流方向由由a向b解析若若磁場(chǎng)正正在減弱弱，則電電流在減減小，是是充電過過程，根根據(jù)安培培定則可可確定電電流由b向a，電場(chǎng)能能增大，，上極板板帶負(fù)電電，故選選項(xiàng)A、B正確；典例精析析三、電磁磁振蕩的的產(chǎn)生若磁場(chǎng)正正在增強(qiáng)強(qiáng)，則電電流在增增大，是是放電過過程，電電場(chǎng)能正正在減小小，根據(jù)據(jù)安培定定則，可可判斷電電流由b向a，上極板板帶正電電，故選選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.答案ABC典例精析析四、電磁磁振蕩的的周期和和頻率例4在LC振蕩電路路中，可可以使振振蕩頻率率增大一一倍的方方法是()A.自感系數(shù)數(shù)L和電容C都增大一一倍B.自感系數(shù)數(shù)L增大一倍倍，電容容C減小一半半C.自感系系數(shù)L減小一一半，，電容容C增大一一倍D.自感系系數(shù)L和電容容C都減小小一半半典例精精析四、電電磁振振蕩的的周期期和頻頻率解析根根據(jù)據(jù)LC振蕩電電路頻頻率公公式f＝得得，當(dāng)當(dāng)L、C都減小小一半半時(shí)，，f增大一一倍，，故選選項(xiàng)D正確.答案D課堂要要點(diǎn)小小結(jié)電磁波波的發(fā)發(fā)現(xiàn)電磁振振蕩電磁場(chǎng)場(chǎng)理論論的兩兩個(gè)基基本觀觀點(diǎn)電磁波波電磁波波的產(chǎn)產(chǎn)生電磁波波是橫橫波光波是是電磁磁波振蕩電電流振蕩電電路放電過過程充電過過程振蕩周周期和和頻率率T＝2πf＝自我檢檢測(cè)區(qū)區(qū)12121.(電磁場(chǎng)場(chǎng)理論論)根據(jù)麥麥克斯斯韋電電磁場(chǎng)場(chǎng)理論論，變變化的磁磁場(chǎng)可可以產(chǎn)產(chǎn)生電電場(chǎng).當(dāng)產(chǎn)生生的電電場(chǎng)的的電場(chǎng)場(chǎng)線如圖圖6所示時(shí)時(shí)，可可能是是()A.向上方方向的的磁場(chǎng)場(chǎng)在增增強(qiáng)B.向上方方向的的磁場(chǎng)場(chǎng)在減減弱C.向上方方向的的磁場(chǎng)場(chǎng)先增增強(qiáng)，，然后后反向向減弱弱D.向上方方向的的磁場(chǎng)場(chǎng)先減減弱，，然后后反向向增強(qiáng)強(qiáng)圖6解析在在電電磁感感應(yīng)現(xiàn)現(xiàn)象的的規(guī)律律中，，當(dāng)一一個(gè)閉閉合電電路中中由于于通過過它的的磁通通量發(fā)發(fā)生變變化時(shí)時(shí)，電電路中中就有有感應(yīng)應(yīng)電流流產(chǎn)生生，電電路中中并沒沒有電電源，，電流流的產(chǎn)產(chǎn)生是是由于于磁場(chǎng)場(chǎng)的變變化造造成的的.麥克斯斯韋把把以上上的觀觀點(diǎn)推推廣到到不存存在閉閉合電電路的的情況況，即即變化化的磁磁場(chǎng)產(chǎn)產(chǎn)生電電場(chǎng).判斷電場(chǎng)與與磁場(chǎng)變化化的關(guān)系仍仍可利用楞楞次定律，，只不過是是用電場(chǎng)線線方向代替替了電流方方向.向上方向的的磁場(chǎng)增強(qiáng)強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)應(yīng)電12流的磁場(chǎng)阻阻礙原磁場(chǎng)場(chǎng)的增強(qiáng)而而方向向下下，根據(jù)安安培定則知知感應(yīng)電流流方向如題題圖中E的方向所示示，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤.同理，當(dāng)磁磁場(chǎng)反向即即向下的磁磁場(chǎng)減弱時(shí)時(shí)，也會(huì)得得到如題圖圖中E的方向，選選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤，故選選A、C.答案AC122.(電磁振蕩的的周期和頻頻率)要想增大LC振蕩電路中中產(chǎn)生的振振蕩電流的的頻率，可可采用的方方法是()A.增大電容器器兩極板的的間距B.升高電容器器的充電電電壓C.增加線圈的的匝數(shù)D.在線圈中插插入鐵芯12解析該題題考查決定定振蕩電流