新教材同步系列2024春高中物理第4章電磁振蕩與電磁波第1節(jié)電磁振蕩第2節(jié)麥克斯韋電磁場理論課件粵教版選擇性必修第二冊

第四章電磁振蕩與電磁波第一節(jié)電磁振蕩第二節(jié)麥克斯韋電磁場理論學習任務1．了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程；知道產(chǎn)生電磁振蕩過程中，LC振蕩電路中的能量轉換情況。2．知道什么是電磁振蕩的周期和頻率，了解LC回路的周期和頻率公式。3．了解麥克斯韋電磁場理論的基本內容以及電磁波的預言。4．體會赫茲實驗證明電磁波存在的重大意義。必備知識·自主預習儲備01[知識梳理]知識點一振蕩電流的產(chǎn)生1．電磁振蕩電路的演變如圖甲所示，一個電流計與一個閉合線圈連接，當一條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，電流計的指針會不斷地擺動，這說明電路中產(chǎn)生了____和____都不斷變化的電流。如果將電流計拿走，如圖乙所示，當條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，電路斷開處的A、B兩點間仍存在__________，即A、B兩點間仍存在變化的______。大小方向感應電動勢電勢差振蕩電路的演變：如果在A、B兩點間接一個平行板電容器，如圖丙所示，當條形磁鐵不斷地插入和拔出線圈時，在兩板之間的空間內就會產(chǎn)生____和____不斷變化的____，即電容器在不斷地進行____、____。大小方向電場充電放電2．振蕩電流(1)振蕩電流：上述實驗中產(chǎn)生的____和____都做周期性變化的電流。(2)振蕩電路：能夠產(chǎn)生________的電路。(3)LC振蕩電路：_________和________組成的電路，LC振蕩電路是一種最簡單的振蕩電路。大小方向振蕩電流自感線圈L電容器C3．振蕩電流的變化規(guī)律LC振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電流是按____或____規(guī)律變化的。知識點二電磁振蕩中能量的轉化在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流過程中，電容器極板上____、兩極板間____、電路中____以及跟電荷有關的____、與電流有關的____都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象。在電磁振蕩過程______和______相互轉化。正弦余弦電荷電壓電流電場磁場電場能磁場能

時間之比

知識點四麥克斯韋電磁場理論的基本思想1．變化的磁場周圍產(chǎn)生____是一種普遍存在的現(xiàn)象。2．變化的電場周圍產(chǎn)生____是一種普遍存在的現(xiàn)象?？傊兓碾妶龊痛艌隹偸窍嗷ヂ?lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是______。知識點五偉大的預言1．產(chǎn)生變化的____和變化的____交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍空間傳播出去，就形成電磁波。電場磁場電磁場電場磁場2．傳播特點(1)電磁波中電場和磁場相互____，電磁波在與兩者均____的方向傳播。因此電磁波是__波。(2)電磁波的頻率即為________的頻率，它由____決定，與____無關。電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即c＝___________。(3)電磁波傳播不需要借助于任何____，在真空中也能傳播。光波的本質是______。垂直垂直橫電磁振蕩波源介質3×108m/s介質電磁波知識點六赫茲實驗1．原理圖2．實驗現(xiàn)象當發(fā)射器兩球間有火花產(chǎn)生時，接收器兩球間也有火花產(chǎn)生。3．現(xiàn)象分析：火花在A、B間來回跳動時，在周圍空間建立了一個迅速變化的電磁場，這種變化的電磁場以______的形式在空間傳播。當電磁波經(jīng)過接收器時，導致接收器產(chǎn)生__________，使接收器兩球間隙處產(chǎn)生電壓，當電壓足夠高時，兩球之間產(chǎn)生________現(xiàn)象。4．實驗結論：赫茲證實了______的存在。5．實驗意義：證明了________的預言，為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅實的實驗基礎。電磁波感應電動勢火花放電電磁波麥克斯韋[基礎自測]1．思考判斷(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，在磁場周圍一定產(chǎn)生電場。 (

)(2)均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場。 (

)(3)周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場。 (

)(4)放電時，由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大。 (

)(5)放電時，電容器兩極板間的電場能逐漸轉化為線圈的磁場能。 (

)(6)振蕩電流最大時，放電完畢。 (

)××√√√√2．(2022·吉林遼源田家炳高級中學校高二期末)關于電磁波，下列說法正確的是(

)A．在真空中，頻率越高的電磁波速度越大B．在真空中，電磁波的能量越大，傳播速度越大C．電磁波由真空進入介質，速度變小，波長也變小，而頻率不變D．只要發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失C

[在真空中，所有電磁波的傳播速度都相同，與頻率、能量無關，故A、B錯誤；電磁波的頻率由波源決定，電磁波由真空進入介質，頻率不變，而波速減小，波長減小，故C正確；當發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波不會立即消失，還會在空間繼續(xù)傳播，直到能量消耗殆盡，故D錯誤。]√3．關于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說法正確的是(

)A．振蕩電流最大時，電容器兩極板間的電場強度最大B．振蕩電流為零時，線圈中自感電動勢為零C．振蕩電流增大的過程中，線圈中的磁場能轉化為電場能D．振蕩電流減小的過程中，線圈中的磁場能轉化為電場能D

[振蕩電流最大時，處于電容器放電結束瞬間，電場強度為零，A錯誤；振蕩電流為零時，LC回路振蕩電流改變方向，這時的電流變化最快，電流變化率最大，線圈中自感電動勢最大，B錯誤；振蕩電流增大時，電容器中的電場能轉化為磁場能，C錯誤；振蕩電流減小時，線圈中的磁場能轉化為電場能，D正確。]√關鍵能力·情境探究達成02考點1電磁振蕩過程分析考點2電磁振蕩的周期和頻率考點3對麥克斯韋電磁場理論和電磁場的理解如圖所示，將開關S擲向1，先給電容器充電，再將開關擲向2，從此時起，電容器通過線圈放電，線圈中是否會產(chǎn)生自感電動勢？自感電動勢產(chǎn)生什么效果？線圈中的電流怎樣變化？電容器的電場能轉化為什么形式的能？當線圈中的電流減小時，是否會對電容器充電？此時線圈中的磁場能轉化為什么形式的能？提示：線圈中的電流發(fā)生變化時，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，阻礙線圈中電流的變化，電流逐漸增大，電容器的電場能轉化為磁場能；線圈中電流減小時，對電容器充電，線圈中的磁場能轉化為電容器的電場能?？键c1電磁振蕩過程分析1．用圖像對應分析i、q的變化關系2．板間電壓u、電場能EE、磁場能EB隨時間變化的圖像(充電時)u、EE規(guī)律與q-t圖像相對應；EB規(guī)律與i-t圖像相對應。3．分類分析(1)同步關系。在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電量q、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)

【典例1】

(多選)LC振蕩電路中，某時刻磁場方向如圖所示，則下列說法正確的是(

)A．若磁場正在減弱，則電容器上極板帶正電B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電C．若電容器上極板帶正電，則線圈中電流正在增大D．若電容器正在放電，則自感電動勢正在阻礙電流增大BCD

[由電流的磁場方向和安培定則可判斷振蕩電流方向，由于題目中未標明電容器兩極板帶電情況，可分兩種情況討論：(1)若該時刻電容器上極板帶正電，則可知電容器處于放電階段，電流增大，則C正確，A錯誤；(2)若該時刻電容器下極板帶正電，可知電容器處于充電狀態(tài)，電流在減小，則B正確，由楞次定律可判定D正確。]√√√電磁振蕩狀態(tài)分析的三點注意(1)判斷電容器是充電還是放電，一般依據(jù)電流的方向，電流由正極板流出為放電，向正極板流入為充電。(2)判斷電場能和磁場能的轉化要依據(jù)電流的增減或極板上電量的增減。(3)自感電動勢的作用是阻礙電流的增大還是阻礙電流的減小，可依據(jù)放電電流不斷增大，充電電流不斷減小來判斷。

A

BC

D√

【典例2】

(多選)在LC回路中，電容器充電后向線圈放電發(fā)生電磁振蕩時，若將電容器兩板間距離增大，則振蕩過程中(

)A．電容器兩板間最大電壓變大B．振蕩電流的最大值變大C．振蕩電流的頻率變大D．電容器所帶電荷量最大值變大√√√

√考點3對麥克斯韋電磁場理論和電磁場的理解1．對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場2．對電磁場的理解(1)電磁場的產(chǎn)生：振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場，振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，周期性變化的電場、磁場相互激發(fā)，形成的電磁場一環(huán)套一環(huán)，如圖所示。(2)電磁場并非簡單地將電場、磁場相加，而是相互聯(lián)系、不可分割的統(tǒng)一整體。在電磁場示意圖中，電場E矢量和磁場B矢量在空間相互激發(fā)時，相互垂直，以光速c在空間傳播?！镜淅?】

(多選)關于電磁場的理論，下列說法正確的是(

)A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場BD

[變化的電場產(chǎn)生磁場有兩層含義：①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場；②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場。均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故B、D正確，A、C錯誤。]√√麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。需要著重對以下兩點加以理解：(1)均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。(2)不均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場周圍產(chǎn)生變化的磁場。[跟進訓練]3．某電路中電場隨時間變化的圖像如圖所示，能發(fā)射電磁波的電場是(

)√A

BC

DD

[由麥克斯韋電磁場理論知，當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如題圖A)，由于其不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當出現(xiàn)均勻變化的電場時(如題圖B、C)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會再在較遠處激發(fā)起電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如題圖D)，才會激發(fā)出周期性變化的磁場，其又激發(fā)出周期性變化的電場……，如此不斷激發(fā)，便會形成電磁波。]學習效果·隨堂評估自測031．建立了完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是(

)A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲

D．麥克斯韋D

[麥克斯韋建立了電磁場理論并且預言了電磁波的存在，選項D正確。]1234√2．(多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下敘述正確的是(

)A．教室中正在發(fā)光的日光燈周圍空間必有磁場和電場B．工作時打點計時器周圍必有磁場和電場C．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場D．電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向三者相互垂直ABD

[教室中正在發(fā)光的日光燈、工作的打點計時器，在其周圍產(chǎn)生振蕩磁場和電場，故選項A、B正確；穩(wěn)定的電場不會產(chǎn)生磁場，故選項C錯誤；電磁波是橫波，傳播過程中電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直，故選項D正確。]1234√√√3．(多選)(2022·山東臨沂高二期末)如圖甲所示的LC振蕩電路中，通過P點的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示，若把通過P點向右規(guī)定為電流的正方向，則(

)A．0.5～1ms內，Q點比P點電勢低B．1～1.5ms內，電容器C正在放電C．0.5～1ms內，電場能正在增加D．增大電容器C的電容值該電路振蕩頻率將變大1234√√BC

[由題圖乙知0.5～1ms內電流在減