高中物理 第3章 电磁波 第1讲 电磁波的产生学案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修3-4物理学案VIP免费

第1讲电磁波的产生[目标定位]1.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率.2.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点及其在物理学发展史上的意义.3.知道电磁波的产生.4.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在及意义．一、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变化的电流．(2)振荡电路：产生振荡电流的电路．由电感线圈L和电容器C所组成的电路是一种基本的振荡电路，叫做LC振荡电路．2．电磁振荡的过程(1)放电过程：线圈自感作用阻碍电流的变化，使电路中的电流由零逐渐增大，电场能逐渐转化为磁场能．当放电完毕，即Q＝0时，电路中的电流达到最大值，电场消失，磁场最强，电场能全部转化为磁场能．(2)充电过程：由于电感线圈的自感作用，电路中的电流逐渐减小，电感线圈中的磁场逐渐减弱，电容器两极板所带的电荷逐渐增多，两极板间的电场也逐渐增强．电路中的磁场能逐渐转化成电场能．(3)电磁振荡：上述过程周而复始地进行，就产生了方向和大小周期性变化的振荡电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能交替相互转化，这个过程叫做电磁振荡．3．电磁振荡的周期和频率(1)全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的电流，由某方向的最大值再恢复到同一个方向的最大值，我们就说完成了一次全振荡．(2)周期：完成一次全振荡的时间．(3)频率：在1s内完成全振荡的次数．(4)LC振荡电路的固有周期(或频率)与自感系数L、电容C的关系：T＝2π或f＝二、麦克斯韦的预言1．麦克斯韦电磁场理论的主要论点(1)变化的磁场周围会产生电场．(2)变化的电场周围会产生磁场．2．电磁场：变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场．3．电磁波：在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波．三、赫兹实验1888年，物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，证明了麦克斯韦的预言．图1想一想空间存在如图1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波.一、电磁振荡中各物理量的变化情况如图2所示图2由甲、乙两图象可以看出：在电磁振荡过程中，(1)线圈中的电流i、磁感应强度B及磁场能EB的变化规律一致．(2)电容器的带电量q，两极板间的场强E及电场能EE的变化规律一致，并且与i、B、EB的变化总是反向的．例1图3某时刻LC振荡电路的状态如图3所示，则此时刻()A．振荡电流i在减小B．振荡电流i在增大C．电场能正在向磁场能转化D．磁场能正在向电场能转化解析题图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确．答案AD借题发挥在电磁振荡中各物理量变化是有规律的，我们要熟悉各物理量变化的特点，特别抓住关键的电量和电流，电量变大、电场强度、电场能变大；电流变小，磁感应强度、磁场能变小．判断出充、放电情况是解决问题的关键．二、对麦克斯韦电磁场理论的理解1．恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场；2．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；3．振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场．例2关于电磁场理论，下列说法正确的是()A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，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．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，故D对，A、B、C错．答案D针对训练某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示，能发射电磁波的电场是()解析图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和图C电场都随时间做...