,第十四章,电磁波,学案1电磁波的发现电磁振荡,目标定位,1.知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的物理意义. 2.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律. 3.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程. 4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率.,知识探究,自我检测,一、电磁波的发现,问题设计,知识探究,如图1所示，当磁铁相对闭合线圈运动时， 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正电的小球，则磁铁运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？以上现象说明什么问题？,图1,答案电荷受到电场力的作用做定向移动.磁铁运动过程中，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力.空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关.,要点提炼,1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点 (1)变化的磁场产生 实验基础：如图2所示，在变化的磁场中放一 个闭合电路，电路里就会产生 . 麦克斯韦认为该现象的实质：变化的 产 生了电场(跟闭合电路是否存在无关)，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动从而形成电流.,图2,感应电流,电场,磁场,(2)变化的电场产生 ，如图3所示.,图3,麦克斯韦大胆地假设：既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场也会在空间产生 .,磁场,磁场,2.电磁波 (1)电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成 . (2)电磁波是 . (3)电磁波在真空中的速度等于 . 3.电磁波和机械波的比较 电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质，但电磁波的传播则不需要介质.,电磁波,横波,光速,二、电磁振荡,1.LC振荡电路及其电流、电荷随时间变化的图象(如图4所示)：,图4,2.线圈中的磁感应强度B、磁通量、磁场能E磁与电流i的变化规律相同；电容器极板间的电压U、电场强度E、电场能E电、线圈自感电动势E线的变化规律与电荷量q的变化规律相同. 3.LC电路的周期、频率公式：T ，f .,典例精析,一、电磁场理论,例1关于电磁场理论，下列说法中正确的是() 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,解析根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，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. 答案D,二、电磁波,例2下列关于电磁波的叙述中，正确的是() A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3108 m/s C.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D.电磁波不能产生干涉、衍射现象,解析电磁波只有在真空中的传播速度才为3108 m/s，在其他介质中的传播速度均小于3108 m/s，当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，由vf知，波长变短，电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性.故选A、C. 答案AC,三、电磁振荡的产生,例3LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图5所示，则(),A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向a B.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电 C.若磁场正在增强，则电场能正在减小，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,图5,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，电场能增大，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. 答案ABC,四、电磁振荡的周期和频率,例4在LC振荡电路中，可以使振荡频率增大一倍的方法是() A.自感系数L和电容C都增大一倍 B.自感系数L增大一倍，电容C减小一半 C.自感系数L减小一半，电容C增大一倍 D.自感系数L和电容C都减小一半,解析根据LC振荡电路频率公式f 得，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D正确.,答案D,课堂要点小结,1.(电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图6所示时，可能是() A.方向向上的磁场在增强 B.方向向上的磁场在减弱 C.方向向上的磁场先增强，然后反向减弱 D.方向向上的磁场先减弱，然后反向增强,1,2,3,自我检测,图6,解析判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向.方向向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则知感应电流方向如题图中电场线的方向所示，选项A正确，B错误. 同理，当磁场反向即向下减弱时，也会得到如题图所示方向的电场，选项C正确，D错误，故选A、C. 答案AC,1,2,3,1,2,3,2.(电磁振荡的周期和频率)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，回路中磁场能最小 B.回路中电流值最大时，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，电场能最小,1,2,3,解析电容器放电完毕时，q0，i最大，磁场能最大，A错，B对； 电流最小时，i0，电容器极板上电荷q最多，极板间电场最强，电场能最大，C对，D错. 答案BC,1,2,3,3.(电磁振荡的周期和频率)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,1,2,3,解析振荡电流的频率由LC振荡电路本身的特性决定，即f .增大电容器两极板的间距，电容减小，振荡电流的频率升高，A对； 升高电容器的充电电压不能改变振荡电流的频率，B错； 增加线圈匝数或在线圈中插入铁芯，电感L均增大，振荡电流的频率降低，C、D错. 答案A,