【步步高】高中物理 14.114.2 電磁波的發(fā)現(xiàn)　電磁振蕩 選修34

第十四章電磁波14.1-14.2電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩1.知道麥克斯韋電磁場理論及其在物理學(xué)發(fā)展史上的物理意義.2.了解電磁波的基本特點、發(fā)現(xiàn)過程及傳播規(guī)律.3.了解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程.4.知道電磁振蕩的周期與頻率，會求LC電路的周期與頻率.學(xué)習(xí)目標定位一、電磁波的發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計如圖2所示，當(dāng)磁鐵相對閉合線圈運動時,線圈中的電荷做定向移動，是因為受到什么力的作用？若把閉合線圈換成一個內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形管，管內(nèi)有直徑略小于環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球，則磁鐵運動過程中會有什么現(xiàn)象？小球受到的是什么力？以上現(xiàn)象說明什么問題？圖2一、電磁波的發(fā)現(xiàn)答案電荷受到電場力作用做定向移動.磁鐵運動過程中，帶電小球會做定向滾動，小球受到的仍然是電場力.空間磁場變化，就會產(chǎn)生電場，與有沒有閉合線圈無關(guān).要點提煉1.麥克斯韋電磁場理論的兩個基本觀點(1)變化的磁場產(chǎn)生實驗基礎(chǔ)：如圖3所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生

.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)圖3電場感應(yīng)電流(2)變化的電場產(chǎn)生，如圖4所示.麥克斯韋大膽地假設(shè)：既然變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會在空間產(chǎn)生.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)磁場磁場圖42.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，形成.(2)電磁波是.(3)電磁波在真空中的速度等于.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波橫波光速3.電磁波和機械波的比較(1)電磁波和機械波的共同點①二者都能產(chǎn)生干涉和衍射；②二者在不同介質(zhì)中傳播時頻率不變.(2)電磁波和機械波的區(qū)別①二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場的傳播，機械波是的傳播.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)質(zhì)點機械振動②傳播機理不同電磁波的傳播機理是電磁場交替感應(yīng)，機械波的傳播機理是質(zhì)點間的機械作用.③電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機械波傳播需要介質(zhì).④電磁波是橫波，機械波既有橫波又有縱波，甚至有的機械波同時有橫波和縱波，例如地震波.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)二、電磁振蕩1.振蕩電流、極板帶電荷量隨時間的變化圖象：2.線圈中的磁感應(yīng)強度B、磁通量Φ、磁場能E磁與電流i的變化規(guī)律相同；電容器極板間的電壓U、電場強度E、電場能E電、線圈自感電動勢E的變化規(guī)律與電荷量q的變化規(guī)律相同.二、電磁振蕩一、電磁場理論典例精析例1關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是(

)A.在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B.在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C.均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D.周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，只有變化的電場才產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場.D二、電磁波典例精析例2下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是(

)A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC.電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象二、電磁波典例精析解析該題考查電磁波的產(chǎn)生及特點.電磁波在真空中的傳播速度為光速c＝3×108m/s，且c＝λ?，從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不發(fā)生變化，波長、波速發(fā)生變化.另外電磁波仍具有波的特征.電磁波只有在真空中的傳播速度才為3×108m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3×108m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性.當(dāng)電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，頻率不變，因為c＞v，所以λ＞λ′，波長變短，波速變小，故選A、C.答案AC典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生例3

LC振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖5所示，則(

)A.若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向aB.若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負電圖5典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生C.若磁場正在增強，則電場能正在減小，電容器上極板帶正電D.若磁場正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a

向b解析若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場能增大，上極板帶負電，故選項A、B正確；典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生若磁場正在增強，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項C正確，D錯誤.答案ABC典例精析四、電磁振蕩的周期和頻率例4在LC振蕩電路中，可以使振蕩頻率增大一倍的方法是(

)A.自感系數(shù)L和電容C都增大一倍B.自感系數(shù)L增大一倍，電容C減小一半C.自感系數(shù)L減小一半，電容C增大一倍D.自感系數(shù)L和電容C都減小一半典例精析四、電磁振蕩的周期和頻率解析根據(jù)LC振蕩電路頻率公式f＝得，當(dāng)L、C都減小一半時，f增大一倍，故選項D正確.答案D課堂要點小結(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩電磁場理論的兩個基本觀點電磁波電磁波的產(chǎn)生電磁波是橫波光波是電磁波振蕩電流振蕩電路放電過程充電過程振蕩周期和頻率T＝2πf＝自我檢測區(qū)12121.(電磁場理論)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場可以產(chǎn)生電場.當(dāng)產(chǎn)生的電場的電場線如圖6所示時，可能是(

)A.向上方向的磁場在增強B.向上方向的磁場在減弱C.向上方向的磁場先增強，然后反向減弱D.向上方向的磁場先減弱，然后反向增強圖6解析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律中，當(dāng)一個閉合電路中由于通過它的磁通量發(fā)生變化時，電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電路中并沒有電源，電流的產(chǎn)生是由于磁場的變化造成的.麥克斯韋把以上的觀點推廣到不存在閉合電路的情況，即變化的磁場產(chǎn)生電場.判斷電場與磁場變化的關(guān)系仍可利用楞次定律，只不過是用電場線方向代替了電流方向.向上方向的磁場增強時，感應(yīng)電12流的磁場阻礙原磁場的增強而方向向下，根據(jù)安培定則知感應(yīng)電流方向如題圖中E的方向所示，選項A正確，B錯誤.同理，當(dāng)磁場反向即向下的磁場減弱時，也會得到如題圖中E的方向，選項C正確，D錯誤，故選A、C.答案AC122.(電磁振蕩的周期和頻率)要想增大LC振蕩電路中產(chǎn)生的振蕩電流的頻率，可采用的方法是(

)A.增大電容器兩極板的間距B.升高電容器的充電電壓C.增加線圈的匝數(shù)D.在線圈中插入鐵芯12解析該題考查決定振蕩電流的頻率的因素.振蕩電流的頻