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,,高中物理·選修3-4·魯教版,,,第3章 電磁波 第1講 電磁波的產(chǎn)生,[目標(biāo)定位] 1.了解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的振蕩過程，會求LC電路的周期與頻率.2.了解麥克斯韋電磁場理論的基本觀點(diǎn)及其在物理學(xué)發(fā)展史上的意義.3.知道電磁波的產(chǎn)生.4.知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在及意義．,一、電磁振蕩 1．振蕩電流和振蕩電路 (1)振蕩電流：大小和 都做周期性變化的電流． (2)振蕩電路：產(chǎn)生 的電路．由 和 所組成的電路是一種基本的振蕩電路，叫做LC振蕩電路．,方向,振蕩電流,電感線圈L,電容器C,2．電磁振蕩的過程 (1)放電過程：線圈自感作用阻礙電流的變化，使電路中的電流由 逐漸 ， 能逐漸轉(zhuǎn)化為 能．當(dāng)放電 完畢，即 ＝0時，電路中的 達(dá)到最大值，電場消失，磁場最強(qiáng)，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能．,零,增大,電場,磁場,Q,電流,(2)充電過程：由于電感線圈的自感作用，電路中的電流逐漸 ，電感線圈中的磁場逐漸 ，電容器兩極板所帶的電荷逐漸 ，兩極板間的電場也逐漸 ．電路中的磁場能逐漸轉(zhuǎn)化成 能． (3)電磁振蕩：上述過程周而復(fù)始地進(jìn)行，就產(chǎn)生了方向和大小周期性變化的振蕩電流，與振蕩電流相聯(lián)系的電場和磁場也周期性交替變化， 能和 能交替相互轉(zhuǎn)化，這個過程叫做電磁振蕩．,減小,減弱,增多,增強(qiáng),電場,電場,磁場,次數(shù),同一個方向,一次,,,,,二、麥克斯韋的預(yù)言 1．麥克斯韋電磁場理論的主要論點(diǎn) (1) 的磁場周圍會產(chǎn)生電場． (2) 的電場周圍會產(chǎn)生磁場． 2．電磁場： 的電場和 的磁場相互聯(lián)系在一起，就會在空間形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場． 3．電磁波：在空間交替變化并傳播出去的 就形成了電磁波．,變化,變化,變化,變化,電磁場,三、赫茲實驗 1888年，物理學(xué)家 第一次用實驗證實了電磁波的存在，證明了 的預(yù)言． 想一想 空間存在如圖3－1－1所示的 電場，那么在空間能不能產(chǎn)生磁場？ 在空間能不能形成電磁波？ 答案 如圖所示的電場是均勻變化的，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知會在空間激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會再在較遠(yuǎn)處激發(fā)起電場，故不會產(chǎn)生電磁波．,圖3－1－1,赫茲,麥克斯韋,一、電磁振蕩中各物理量的變化情況 如圖3－1－2所示,圖3－1－2,由甲、乙兩圖象可以看出：在電磁振蕩過程中，(1)線圈中的電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場能EB的變化規(guī)律一致．(2)電容器的帶電量q，兩極板間的場強(qiáng)E及電場能EE的變化規(guī)律一致，并且與i、B、EB的變化總是反向的．,【例1】 某時刻LC振蕩電路的狀態(tài) 如圖3－1－3所示，則此時刻 ( ) A．振蕩電流i在減小 B．振蕩電流i在增大 C．電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化 D．磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化,圖3－1－3,解析 圖中電容器上極板帶正電荷，圖中給出的振蕩電流方向，說明負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電，電容器充電的過程中，電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，所以A、D選項正確． 答案 AD,借題發(fā)揮 在電磁振蕩中各物理量變化是有規(guī)律的，我們要熟悉各物理量變化的特點(diǎn)，特別抓住關(guān)鍵的電量和電流，電量變大、電場強(qiáng)度、電場能變大；電流則變小，磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能變?。袛喑龀洹⒎烹娗闆r是解決問題的關(guān)鍵．,二、對麥克斯韋電磁場理論的理解 1．恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，同樣，恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場； 2．均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場，同樣，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場； 3．振蕩變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的電場，同樣，振蕩變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場．,【例2】 關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是 ( ) A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場 B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場 C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場 D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場,解析 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場，故D對，A、B、C錯． 答案 D,針對訓(xùn)練1 某電路中電場隨時間變化的圖象如下列各圖所示，能發(fā)射電磁波的電場是 ( ),解析 圖A中電場不隨時間變化，不會產(chǎn)生磁場；圖B和C中電場都隨時間做均勻的變化，只能在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，也不會產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場，而這磁場的變化也是不均勻的，又能產(chǎn)生變化的電場，從而交織成一個不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場，能發(fā)射電磁波． 答案 D,2．電磁波和機(jī)械波的區(qū)別 (1)二者本質(zhì)不同 電磁波是電磁場的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動的傳播． (2)傳播機(jī)理不同 電磁波的傳播機(jī)理是電磁場交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用． (3)電磁波傳播可以不需要介質(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)械波同時有橫波和縱波，例如地震波．,【例3】 以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是 ( ) A．機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的 B．機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān) C．機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波 D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象,解析 機(jī)械波由振動產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項B、C、D正確． 答案 BCD,借題發(fā)揮 機(jī)械波的傳播速度完全由介質(zhì)決定，而電磁波的傳播速度是由介質(zhì)和頻率共同決定.,