（電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩）人教版高中物理選修3-4教學(xué)課件

1、講解人：精品課件 時間：2020.5.25MENTAL HEALTH COUNSELING PPT第一節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn)第二節(jié) 電磁振蕩第14章 電磁波人教版高中物理選修3-4第一頁，共三十頁。課堂導(dǎo)入麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實驗成果，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。 韋伯穿過一個又一個歐姆。把回音帶給我“我是你忠實而又真誠的法拉，

2、充電到一個伏特，表示對你的愛。麥克斯韋麥克斯韋（J.C.Maxwell,18311879)英國物理學(xué)家。第二頁，共三十頁。課堂導(dǎo)入第三頁，共三十頁。【分析】：麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。變化的磁場產(chǎn)生電場第四頁，共三十頁。【現(xiàn)象】：變化的電場周圍小磁針發(fā)生擺動變化的磁場產(chǎn)生電場第五頁，共三十頁?！痉治觥浚弘姾蛇\動時，周圍的小磁針擺動，說明小磁針?biāo)谔幃a(chǎn)生了另一個磁場，使小磁針發(fā)生擺動，這個磁場是由電荷運動在周圍空間產(chǎn)生的變化電場引起的。變化的電場產(chǎn)生磁場第六頁，共三十頁。 根據(jù)這兩個基本論點，麥克斯韋推斷：如

3、果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，它就在空間產(chǎn)生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的周期性變化的電場。于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播。BBEEEE變化的電場產(chǎn)生磁場第七頁，共三十頁。電磁場由產(chǎn)生區(qū)域向外傳播就形成了電磁波 電磁波傳播的速度等于光速。光是一種電磁波。電磁波在空間傳播時，在任一位置上（或任一時刻）E、B、v三矢量相互垂直。電磁波是橫波。電磁波第八頁，共三十頁。【現(xiàn)象】：當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。赫茲的電火花第九頁，共三十頁?，F(xiàn)象解釋： 當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，立刻產(chǎn)生一個交變電磁場，形成電磁波在

4、空間傳播，經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使得導(dǎo)線環(huán)中也產(chǎn)生了火花。赫茲的電火花第十頁，共三十頁。捕捉電磁波做一做第十一頁，共三十頁。 觀察演示實驗用電源給電容C充電，若將開關(guān)S撥到a端將會發(fā)生什么現(xiàn)象？它說明了什么？電磁振蕩的產(chǎn)生第十二頁，共三十頁。1、振蕩電流： 大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路2、振蕩電路：電磁振蕩的產(chǎn)生第十三頁，共三十頁。由自感線圈和電容器組成的振蕩電路叫做LC振蕩電路它是一種簡單的振蕩電路 實際應(yīng)用的LC振蕩電路中振蕩電流的頻率很高（1）振蕩電流是頻率很高的交變電流（2）振蕩電流跟正弦交變電流一樣，按正弦規(guī)律變化 LC振蕩電路

5、第十四頁，共三十頁。1、電磁振蕩的產(chǎn)生過程LC振蕩電路C+ + + + Ri第十五頁，共三十頁。電容器具有充、放電作用線圈具有自感作用L + + + +CLC振蕩電路第十六頁，共三十頁。一個周期性變化放電充電充電放電qiqiqiqi+ +- - - -+ +- - - -q=Qm i=0q=Qm i=0q=0 i=Imq=0 i=Im動畫觀看LC振蕩電路第十七頁，共三十頁。2.在LC回路中,流過線圈的i、線圈中的B、電容器極板上的q、極板間的E都呈正弦或余弦規(guī)律變化LC振蕩電路第十八頁，共三十頁。時 間 tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T電容器帶電量最大(A、B)零 最大(A、B)

6、 零 最大(A、B)電路中電 流零 最大(ab) 零 最大(ba) 零 電場能（E） 最大 零 最大 零 最大磁場能（B）零 最大零最大 零LC振蕩電路第十九頁，共三十頁。電場能與磁場能交替轉(zhuǎn)化分析給出：理想的LC振蕩電路：總能量守恒電場能磁場能恒量LC振蕩電路第二十頁，共三十頁。(1)、兩個物理過程：放電過程:電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，q i充電過程:磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，q i充電完畢狀態(tài):磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢,電場能最大,磁場能最小.放電完畢狀態(tài):電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢,磁場能最大,電場能最小.LC回路工作過程具有對稱性和周期性,可歸結(jié)為(2)、兩個特殊狀態(tài)：3、電磁振蕩的特點：LC振蕩電路第

7、二十一頁，共三十頁。4、電磁振蕩的定義： 在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。機械振動和電磁振蕩有本質(zhì)的不同，但它們具有共同的變化規(guī)律LC振蕩電路第二十二頁，共三十頁。 電磁振蕩簡諧運動過程特點充電：加在電容器兩端的電壓產(chǎn)生充電電流；線圈的電感阻礙充電電流的突變。放電：線圈的電感維持放電電流不變；電容器兩端電壓阻礙放電電流。 加速：回復(fù)力使單擺運動狀態(tài)變化，慣性維持單擺運動狀態(tài)不變。減速：慣性維持單擺運動狀態(tài)不變，回復(fù)力使單擺運動狀態(tài)改變。 對應(yīng)的物理量電容C電感L（相當(dāng)于慣性）電荷q電流

8、i電場能E電場能 磁場能E磁場能單擺擺長L小球質(zhì)量m（慣性）位移x速度v重力勢能Ep動能Ek規(guī)律兩極間電勢差隨時間作正弦規(guī)律變化擺球的位移隨時間作正弦規(guī)律變化能量轉(zhuǎn)化電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒本質(zhì)區(qū)別振蕩電路中自由電子的電磁運動振子的機械運動LC振蕩電路第二十三頁，共三十頁。 (2)實際的LC振蕩電路:能量在電路上有損耗；另外以電磁波的形式輻射出去. (1)LC回路：由線圈L和電容C組成的最簡單振蕩電路。 (3)等幅振蕩：由電源通過晶體管等電子器件周期性的對LC振蕩電路補充能量.LC振蕩電路第二十四頁，共三十頁?！纠}1】：如圖所示，LC振蕩電路中，已知某

9、時刻電流i的方向指向A板，且正在增大，則（ ）A. A板帶正電B. AB兩板間的電壓在增大C. 電容器C正在充電D. 電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能 D LC振蕩電路第二十五頁，共三十頁。+ + + +CLSE LC電路的周期（頻率）與哪些因素有關(guān)？ 電容較大時，電容器充電、放電的時間長些還是短些？線圈的自感系數(shù)較大時，電容器充電、放電時間長些還是短些？ 根據(jù)上面的討論結(jié)果，定性地講，LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的大小有什么關(guān)系？思考與討論LC回路的固有周期和固有頻率第二十六頁，共三十頁。1周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時間叫做周期，一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率 LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡稱振蕩電路的周期（或頻率） 2在一個周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化LC回路的固有周期和固有頻率第二十七頁，共三十頁。3、LC回路的周期和頻率公式 （1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz（2）適當(dāng)?shù)剡x擇