《2018_2019版高中物理第三章电磁振荡电磁波1电磁振荡2电磁场和电磁波课件教科版选修3_》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018_2019版高中物理第三章电磁振荡电磁波1电磁振荡2电磁场和电磁波课件教科版选修3_（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 电磁振荡 2 电磁场和电磁波,第三章 电磁振荡 电磁波,学习目标,1.了解振荡电流、LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC回路的周期与频率. 2.了解阻尼振荡和无阻尼振荡. 3.了解麦克斯韦电磁理论的基础内容以及在物理学发展史上的意义. 4.了解电磁波的基本特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,一、电磁振荡 1.振荡电流： 和 都随时间做周期性迅速变化的电流. 2.振荡电路：能够产生 的电路. 3.LC振荡电路及充、放电过程 (1)LC振荡电路：由 和 组成的电路，是
2、最简单的振荡电路. (2)电容器放电：由于 对交变电流的阻碍作用，放电电流不能立即达到最大值，而是由零逐渐增大，线圈产生的磁场逐渐 ，电容器里的电场逐渐减弱， 能逐渐转化为 能.放电完毕后， 能全部转化为 能.,大小,方向,振荡电流,线圈L,电容器C,电感线圈,增强,电场,磁场,电场,磁场,(3)电容器充电：电容器放电完毕，由于线圈的 作用，电流并不立即消失，仍保持原来的方向继续流动，电容器被反向充电.在这个过程中，线圈的磁场逐渐 ，电容器里的电场逐渐 ， 能逐渐转化为_能，充电完毕时， 能全部转化为 能.,减弱,增强,磁场,电场,磁场,电场,自感,4.无阻尼振荡和阻尼振荡 (1)无阻尼振荡：
3、如图1所示，如果没有 损失，振荡电流的 永远保持不变的电磁振荡.,图1,能量,振幅,(2)阻尼振荡：如图2所示， 逐渐损耗，振荡电流的 逐渐减小，直到停止振荡的电磁振荡.,图2,能量,振幅,二、电磁振荡的周期和频率 1.周期：电磁振荡完成一次 需要的时间. 频率：1 s内完成的周期性变化的 . 2.固有周期和频率 振荡电路里发生 振荡时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期、固有频率，简称振荡电路的周期和频率 . 3.LC振荡电路的周期T和频率f跟电感线圈的电感L和电容器的电容C的关 系是T_、f_.,周期性变化,次数,无阻尼,三、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 1.变化的磁场能够在周围空间产生_
4、 (1)磁场随时间变化快，产生的电场 ； (2)磁场随时间的变化不均匀时，产生 的电场； (3) 的磁场周围不产生电场. 2.变化的电场能够在周围空间产生 . (1)电场随时间变化快，则产生的磁场 ； (2)电场随时间的变化不均匀，产生 的磁场； (3) 的电场周围不产生磁场.,电场,强,变化,稳定,磁场,强,变化,稳定,四、电磁场和电磁波 1.电磁场 的电场和 的磁场交替产生，形成的不可分割的统一体. 2.电磁波的产生：由 的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波. 3. 在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年物理学家_第一次用实
5、验证实了电磁波的存在. 还运用自己精湛的实验技术测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度，证实了这个速度等于 .,变化,变化,变化,麦克斯韦,赫兹,赫兹,光速,4.电磁波的波长、波速v和周期T、频率f的关系：vT_. 5.电磁波在真空中的传播速度v .,c3108 m/s,1.判断下列说法的正误. (1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小，电场能最大. ( ) (2)要提高LC振荡电路的振荡频率，可以减小电容器极板的正对面积. ( ) (3)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场.( ) (4)电磁波是横波.( ),即学即用,答案,2.在LC振荡电路中，电容器C带的电荷量q
6、随时间t变化的图像如图3所示.1106 s到2106 s内，电容器处于 (填“充电”或“放电”)过程，由此产生的电磁波的波长为 m.,答案,图3,充电,1200,重点探究,一、电磁振荡的产生,导学探究 如图4所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2.,答案 电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能.,答案,图4,(1)在电容器通过线圈放电过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？,(2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ 答案 电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电
7、容器的电场能. (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 答案 线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化.,答案,知识深化 振荡过程各物理量的变化规律,例1 (多选)如图5所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯泡D正常发光，现突然断开S，并开始计时，能正确反映电容器a极板上电荷量q及LC回路中电流i(规定顺时针方向为正)随时间变化的图像是(图中q为正值表示a极板带正电),答案,解析,图5,解析 S断开前，电容器C断路，线圈中电流从上到下，电容器不带电；S断开时，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，给电容器C充电，此时LC回路中电流i沿顺时针方向(正向
8、)最大；给电容器充电过程，电容器带电荷量最大时(a板带负电)，线圈L中电流减为零.此后，LC回路发生电磁振荡形成交变电流.综上所述，选项B、C正确.,LC振荡电路充、放电过程的判断方法 1.根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程. 2.根据物理量的变化趋势判断：当电容器的电荷量q(电压U、场强E、电场能EE)增大或电流i(磁感应强度B、磁场能EB)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程. 3.根据能量判断：电场能增加时，充电；磁场能增加时，放电.,A.若磁场
9、正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a B.若磁场正在减弱，则电场能正在增加，电容器上极板带负电 C.若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电 D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b,例2 (多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图6所示，则,答案,解析,图6,解析 若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增加，上极板带负电，故选项A、B正确； 若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误.,二、电磁振荡的周期和频率,2.L、C的决定因素 L
10、一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定，电容C由公式 可知，与电介质的介电常数r、极板正对面积S及板间距离d有关.,例3 要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是 A.增大电容器两极板的间距 B.升高电容器的充电电压 C.增加线圈的匝数 D.在线圈中插入铁芯,答案,解析,升高电容器的充电电压，电容不变，B错误； 增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，电感L增大，故C、D错误.,三、麦克斯韦电磁场理论,导学探究 (1)电子感应加速器就是用来获得高速电子 的装置，其基本原理如图7所示，上、下为电磁铁的两 个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通 入变化的电
11、流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速 率会越来越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被 加速？如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们什么道理？,答案 带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒子不会被加速.变化的磁场能产生电场.,答案,图7,(2)用导线将手摇发电机与水平放置的平行板电容器两极相连，平行板电容器两极板间的距离为4 cm左右，在下极板边缘放上几个带绝缘底座的可转动小磁针，当摇动发电机给电容器充电或放电时，小磁针发生转动，充电结束或放电结束后，小磁针静止不动.请思考：小磁针受到什么力的作用而转动？这个现象告诉我们什么道理？,答案 小磁针受到磁
12、场力的作用而转动.变化的电场可以产生磁场.,答案,知识深化 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 均匀变化的磁场产生恒定的电场. 非均匀变化的磁场产生变化的电场. 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场. (2)变化的电场产生磁场 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. 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.,解析 图A中电场不随时间变化，不会产生磁场； 图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生恒定的磁场，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，而这个磁场的变化也是不均匀的，又能产
13、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.,例4 某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能产生电磁场的是,答案,解析,四、电磁波,导学探究 如图8所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时，检波器上两铜球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么问题？,答案 当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到检波器时，它在检波器中激发出感应电动势，使检波器上两铜球间也会产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在.,答案,图8,知识深化 电磁波与机械波的比较,例5 (多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是
14、 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,答案,解析,解析 机械波由波源的振动产生；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.,达标检测,1,2,3,4,1.(电磁振荡)如图9所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向如图
15、所示，且正在增大，则此时 A.A板带正电 B.线圈L两端电压在增大 C.电容器C正在充电 D.电场能正在转化为磁场能,答案,解析,图9,1,2,3,4,解析 电路中的电流正在增大，说明电容器正在放电，选项C错误； 电容器放电时，电流从带正电的极板流向带负电的极板，则A板带负电，选项A错误； 电容器放电，电容器两板间的电压减小，线圈两端的电压减小，选项B错误； 电容器放电，电场能减小，电流增大，磁场能增大，电场能正在转化为磁场能，选项D正确.,解析 电容器放电一次经历四分之一个周期，而周期T T是由振荡电路的电容C和电感L决定的，与充电电压、带电荷量、放电电流等无关.故选D.,1,2,3,4,2.(电磁振荡的周期和频率)在LC振荡电路中，电容器放电时间的长短决定于 A.充电电压的大小 B.电容器带电荷量的多少 C.放电电流的大小 D.电容C和电感L的数值,答案,解析,1,2,3,4,3.(麦克斯韦电磁场理论)下列说法中正确的是 A.任何变化的磁场都要在周围空间产生变化的电场，振荡磁场在周围空 间产生同频率的振荡电场 B.任何电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同频率 的振荡磁场 C.任何变化
