【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(chǎng)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(diǎn)、發(fā)現(xiàn)過(guò)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(guò)程.4.知道電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率.學(xué)習(xí)目標(biāo)定位一、電磁波的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題設(shè)計(jì)如圖2所示，當(dāng)磁鐵相對(duì)閉合線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中的電荷做定向移動(dòng)，是因?yàn)槭艿绞裁戳Φ淖饔?？若把閉合線圈換成一個(gè)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)有什么現(xiàn)象？小球受到的是什么力？以上現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題？圖2一、電磁波的發(fā)現(xiàn)答案電荷受到電場(chǎng)力作用做定向移動(dòng).磁鐵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，帶電小球會(huì)做定向滾動(dòng)，小球受到的仍然是電場(chǎng)力.空間磁場(chǎng)變化，就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，與有沒(méi)有閉合線圈無(wú)關(guān).要點(diǎn)提煉1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：如圖3所示，在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生

.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)圖3電場(chǎng)感應(yīng)電流(2)變化的電場(chǎng)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(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)磁場(chǎng)圖42.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)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(jī)械波的比較(1)電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn)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(shí)頻率不變.(2)電磁波和機(jī)械波的區(qū)別①二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場(chǎng)的傳播，機(jī)械波是的傳播.一、電磁波的發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)②傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場(chǎng)交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用.③電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì).④電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時(shí)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(shí)間的變化圖象：2.線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能E電、線圈自感電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)理論典例精析例1關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是(

)A.在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng).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(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)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(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)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(diǎn).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(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不發(fā)生變化，波長(zhǎng)、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(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，頻率不變，因?yàn)閏＞v，所以λ＞λ′，波長(zhǎng)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(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖5所示，則(

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

向b解析若磁場(chǎng)正在減弱，則電流在減小，是充電過(guò)程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場(chǎng)能增大，上極板帶負(fù)電，故選項(xiàng)A、B正確；典例精析三、電磁振蕩的產(chǎn)生若磁場(chǎng)正在增強(qiáng)，則電流在增大，是放電過(guò)程，電場(chǎng)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(xiàng)C正確，D錯(cuò)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(shí)，f增大一倍，故選項(xiàng)D正確.答案D課堂要點(diǎn)小結(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)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(guò)程充電過(guò)程振蕩周期和頻率T＝2πf＝自我檢測(cè)區(qū)12121.(電磁場(chǎng)理論)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng).當(dāng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線如圖6所示時(shí)，可能是(

)A.向上方向的磁場(chǎng)在增強(qiáng)B.向上方向的磁場(chǎng)在減弱C.向上方向的磁場(chǎng)先增強(qiáng)，然后反向減弱D.向上方向的磁場(chǎng)先減弱，然后反向增強(qiáng)圖6解析在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律中，當(dāng)一個(gè)閉合電路中由于通過(guò)它的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，電路中并沒(méi)有電源，電流的產(chǎn)生是由于磁場(chǎng)的變化造成的.麥克斯韋把以上的觀點(diǎn)推廣到不存在閉合電路的情況，即變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng).判斷電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化的關(guān)系仍可利用楞次定律，只不過(guò)是用電場(chǎng)線方向代替了電流方向.向上方向的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電12流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增強(qiáng)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(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤.同理，當(dāng)磁場(chǎng)反向即向下的磁場(chǎng)減弱時(shí)，也會(huì)得到如題圖中E的方向，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)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