高中物理 第3章 电磁场与电磁波 3.1 麦克斯韦的电磁场理论 电磁波的发现学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

1麦克斯韦的电磁场理论电磁波的发现[学习目标定位]1.了解麦克斯韦电磁场理论的两大基本论点，能从这两个基本论点出发分析简单问题.2.知道麦克斯韦预言了电磁波的存在及其在物理学发展史上的意义.3.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.4.了解什么叫电磁振荡，了解LC回路中电磁振荡的产生过程及其固有周期(频率).5.了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同．1．电磁感应现象中产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．电感对交流电有阻碍作用，交流电能通过电容器，电容器对交流电也有阻碍作用．3．法拉第创造性地用“力线”和“场”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．4．电磁场理论的两大支柱：(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场．5．赫兹用实验证明了麦克斯韦电磁场理论的正确性．6．电磁振荡(1)振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流．(2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路．图1就是一种基本的振荡电路，称为LC振荡电路．图1(3)电磁振荡：在振荡电路中，电路中的电流、电容器极板上的电荷、电容器中的电场强度和线圈中的磁感应强度都要发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡．7．电磁波的特点(1)电磁波是横波；(2)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c，约为3.0×108m/s；(3)电磁波具有波的一般特征，波长λ、频率f、周期T和波速v之间的关系为v＝＝λf；(4)电磁波也具有能量．一、电磁场理论的两大支柱[问题设计]1．如图2所示，当磁棒相对一闭合线圈运动时，线圈中的电荷做定向移动，是因为受到什么力的作用？若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管，管内有直径略小于环内径的带1正电的小球，则磁棒运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？图2答案电荷受到电场力作用做定向移动．当磁棒运动时，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力．2．以上现象说明什么问题？答案空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关．3．在如图3所示的含有电容器的交流电路中，电路闭合时，电路中有交变电流，导线周围存在磁场．那么在这个闭合电路的电容器中有电流吗？电容器两极板间存在磁场吗？图3答案电容器中无电流，两极板间存在磁场．[要点提炼]1．电磁场理论的两大支柱(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场．2．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例1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A．在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场B．在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场C．恒定电流在其周围不存在磁场D．恒定电流周围存在着稳定的磁场解析电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电场(如运动电荷形成的电场)，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应的磁场，故B对，A错；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，D对，C错．答案BD二、电磁振荡[问题设计]把自感线圈、可变电容器、示波器、电源和单刀双掷开关按图4连成电路．先把开关置于电源一边，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一边，使电容器通过线圈放电．2图41．在示波器显示屏上看到的是电流的图像还是线圈两端电压的图像？是什么形状的图像？答案示波器呈现的是线圈两端电压的图像．图像呈周期性变化，类似家庭电路所用的交流电．2．调节电容器电容的大小，图像如何变化？答案电容变小时，图像周期变小；电容变大时，图像周期变大．[要点提炼]1．电磁振荡的过程如图5所示，图6是电路中的振荡电流、电容器极板带电荷量随时间的变化图像．图5图62．各物理量的变化情况时刻(时间)工作过程qEiB能量0放电瞬间qmEm00E电最大E磁最小0→放电过程qm→0Em→00→im0→BmE电→E磁放电结束00imBmE电最小E磁最大→充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0E磁→E电充电结束qmEm00E电...