高中物理第十四章电磁波第12节电磁波的发现电磁振荡学案新人教版选修34Word文件下载.docx

1、麦克斯韦对该问题的见解：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。该现象的实质：变化的磁场产生了电场。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，变化的电场也会在空间产生磁场。辨是非（对的划“”，错的划“”）1变化的磁场会产生变化的电场。（）2变化的电场会产生磁场。（）3电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场。释疑难对点练1对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周

2、围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2.对电磁场的理解（1）电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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新的周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。（2）电磁场与静电场、静磁场的比较：三者可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦联形成的统一体。试身手1（多选）某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是（）解析：选BCD题图A中电场不随时间变化，不产生

3、磁场；题图B和题图C中电场都随时间做均匀变化，能产生稳定的磁场；题图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。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磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场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，形成电磁波。2电磁波是横波根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，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光速。4电磁波的验证1886年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次捕

4、捉到了电磁波。（1）赫兹的实验装置，如图所示（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。1麦克斯韦预言了电磁波的存在。2赫兹用实验证实了电磁波的存在。3电磁波的传播需要介质，不能在真空中传播。） 电磁波与机械波的比较电磁波是电磁现象，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。机械波研究对象力学现象电磁现象周期性位移随时间和

5、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传播情况传播需要介质，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，波速与介质及频率都有关产生机理由（波源）质点的振动产生由电磁振荡（周期性变化的电流）激发是否横波可以是是是否纵波否干涉现象满足干涉条件时均能发生干涉现象衍射现象满足衍射条件时均能发生明显衍射2（多选）关于电磁波与机械波，下列说法正确的是（）A电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质B电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一种介质中传播速率都相同C电磁波和机械波都不能发生干涉D电磁波和机械波都能发生衍射选AD电磁波的波速与介

6、质和频率都有关，传播时无需介质，而机械波的传播速度只与介质有关，传播时需要介质，故A对，B错；电磁波和机械波都具有波的一些特征，包括干涉和衍射，故C错，D对。电磁振荡1振荡电流和振荡电路（1）振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。（2）振荡电路：产生振荡电流的电路。最简单的振荡电路为LC振荡电路。2电磁振荡的过程放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐变少，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能。充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方

7、向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能。此后，这样充电和放电的过程反复进行下去。3电磁振荡的实质在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流及与振荡电流相联系的电场和磁场都在周期性的变化，电场能和磁场能周期性的转化。4电磁振荡的周期和频率（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。（2）频率：1 s内完成的周期性变化的次数。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固有周期、固有频率。（3）周期和频率公式：T2，f。1当振荡电

8、路中流过电感线圈的电流最大时，其两端电压最大。2LC振荡电路是产生振荡电流最简单的振荡电路。3大小和方向做周期性变化的电流叫振荡电流。振荡过程中各物理量的变化情况给LC回路提供能量后，利用电容器的充放电作用和线圈产生自感的作用，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相关联的电场（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，称电磁振荡。其中，产生的大小和方向都周期性变化的电流称振荡电流。产生振荡电流的电路称振荡电路。最简单的振荡电路是LC振荡电路。（1）各物理量变化情况一览表：带电荷量q电场强度E电势差U电场能电流i磁感应强度B磁场能0电

9、容器放电减小增大t时刻最大反向充电反向放电T电容器充电（2）振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象：3（多选）在LC回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是（）A电容器放电完毕时刻，回路中磁场能最小B回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大C电容器极板上电荷最多时，电场能最大D回路中电流值最小时刻，电场能最小选BC电容器放电完毕时，q0，但此时i最大，所以磁场能最大，则A错；电流最小i0时，q最多，极板间电场最强，电场能最大，则D错；同理分析，选项B、C对。麦克斯韦电磁场理论典例1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）A有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场B在变化的电场

10、周围一定产生变化的磁场，在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周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场解析选D根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，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，只有D正确。典例2（多选）电磁波和声波比较，下列说法正确的是（）A电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B由空气进入水中时，电磁波的速度变小，声波的速度变大C由空气进入水中时，电磁波的波长变小，声波的波长变大D由空气进入水中时，电磁波的频率变小，声波的频率变大解析选ABC选项A、B与事实相符，电磁波本身是物质的，传播不需要

11、介质，而机械波的传播必须借助介质，机械波的波速由介质决定，电磁波进入介质后的传播遵守折射原理，A、B正确；不论是电磁波还是机械波，传播过程中频率是不变的，选项D错误；由公式可知C正确。电磁波和机械波都遵守波长、波速、频率的关系公式，电磁波进入介质遵守公式n。电磁振荡过程的分析典例3LC振荡中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法错误的是（）A若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B若电容器正在放电，则电容器上极板带负电C若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大解析选C该题图中标明了电流的磁场方向，由安培定则可判断出振荡电流在线圈中逆时针（俯视）流动

12、。若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流正在减小，知A选项正确；若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增大，知B选项正确；由楞次定律知D选项正确。错误选项只有C。典例4如图所示是一个LC振荡电路中电流的变化图线，以下说法正确的是（）At1时刻电感线圈两端电压最大Bt2时刻电容器两极板间电压为零Ct1时刻电路中只有电场能Dt1时刻电容器所带电荷量为零解析选D由题图可知t1时刻电流i最大，说明放电结束，磁场能最大，电场能为零，电压、电荷量均为零。t2时刻电流i最小，说明还没放电，则磁场能为零，电场能最大，电压、电荷量均最大。综上所述，只有D正确。课堂对点巩固1下列关于电磁波的说法正确的是（）A均匀变化的磁场能够在空间产生电场B电磁波在真空和介质中传播速度相同C只要有电场和磁场，就能产生电磁波D电磁波在同种介质中只能沿直线传播选A由麦克斯韦电磁场理论知A正确；电磁波在真空中传播速度最大，为c3108 m/s，在介质中传播速度v，n为介质折射率，选项B错误；均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，选项C错误；电磁波只有在同种均匀介质中才沿直线传播，选项D错误。2某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（）A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播