3.1 电磁波的产生 课件(1)

课件45张PPT。第3章　电磁波第1节　电磁波的产生课标定位
学习目标：1.理解电磁振荡的过程．
2．了解LC振荡电路的周期和频率．
3．理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系与区别以及电磁波的特点．
重点难点：1.电磁振荡的概念及过程．
2．麦克斯韦的两个基本观点．课前自主学案一、电磁振荡
1．振荡电流：大小和________都周期性变化的电流．
2．振荡电路：产生_____________的电路．基本的振荡电路为_____________
3．电磁振荡的过程分析
(1)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷_____________，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为__________，振荡电流逐渐增方向振荡电流LC振荡电路．逐渐减少磁场能大，放电完毕，电流达到_______，电场能全部转化为磁场能．
(2)充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持_____________逐渐减小，电容器将进行 __________，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为 __，磁场能全部转化为电场能．
此后，这样充电和放电的过程反复进行下去．最大原来的方向反向充电零4．电磁振荡
在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替_______，电场能和磁场能相互________
5．LC电路的周期和频率
_____________
(2)单位：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是_______、赫兹Hz、_________、法拉F.变化转化．秒s亨利H思考感悟二、麦克斯韦的预言
1．麦克斯韦电磁场理论
(1)变化的磁场周围会产生电场
麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场——____________，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的___________总是存在的．
(2)变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围产生____________
涡旋电场涡旋电场涡旋磁场．(3)变化的电场和磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一场， 这就是_________
2．电磁波
变化的电场周围产生变化的________，变化的磁场周围产生变化的________，变化的
_______和变化的_________相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的，不可分割的电磁场．这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波．电磁场．磁场电场电场磁场三、赫兹实验
1．实验结论：赫兹证实了________的存在．
2．实验意义：证明了_____________的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础．电磁波麦克斯韦核心要点突破一、电磁振荡
1．对LC振荡过程的认识
(1)从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L以电容器C充、放电的过程．
(2)从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程．2．LC振荡过程中规律的表达
(1)定性表达．在LC振荡过程中，磁场能及与磁场能相关的物理量(如线圈中电流强度、线圈电流周围的磁场的磁感应强度、穿过线圈的磁通量等)和电场能及与电场能相关的物理量(如电容器的极板间电压、极板间电场的电场强度、极板上电荷量等)都随时间做周期相同的周期性变化．这两组量中，一组最大时，另一组恰最小；一组增大时，另一组正减小．这一特征正是能的转化和守恒定律所决定的．
(2)图象表达：如图3－1－1所示．
图3－1－1图3－1－2(3)图表表达：特别提醒：在振荡电路中，电容器极板上的电荷量与电压、电路中的电流，都是按正弦(或余弦)规律变化的，它们相对时间的变化是不均匀的——在最大值处变化率最小，在零值处变化率最大．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．在LC振荡电路中，下列哪个说法是错误的(　　)
A．电容器开始放电时，电路中电流最大
B．电路中电流最大时，电路中的电场能最小
C．电容器放电结束时，电路中的电流最大
D．电容器反向充电开始时，电路中的磁场能最大
解析：选A.在电容器放电过程中，电流由零逐渐增大，线圈中产生的自感电动势虽然和电流方向相反，要阻碍电流的增大，但不能阻止电流的增大．因此尽管随着放电过程的进行，加在线圈两端的电压不断减小，但是线圈中的电流却不断增大，直至放电结束，线圈两端电压减小为零，电流增为最大．从能量转化的角度更容易理解其大小变化的关系：在电容器放电过程中，电容器上的电荷量逐渐减小，磁场能逐渐增大，磁场逐渐增强，这只有电流逐渐增大才能实现．直至放电结束，电容器电荷量为零，电场能全部转化为磁场能，电流达到最大．由上述分析可知，应选A.
二、对麦克斯韦电磁场理论的理解即时应用(即时突破，小试牛刀)
图3－1－3
2．一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图3－1－3所示．当磁感应强度均匀增大时，此粒子的(　　)
A．动能不变　　　　　B．动能增大
C．动能减小 D．以上情况都可能解析：选B.当磁感应强度均匀增大时，根据麦克斯韦电磁场理论，将激起一稳定的电场，带电粒子将受电场力作用——可假想垂直磁场(或说沿运动平面)放置一导线环，由于磁场变化将在环内产生感应电流，感应电流是电荷受电场力作用定向运动而产生的，感应电流方向即为产生的电场方向，进而确定电场力对带正电的粒子做正功，所以粒子的动能增大．故正确答案为B.三、电磁振荡的周期和频率的影响因素及应用
1．影响因素：实验表明电容或电感增加时，周期变长，频率变低；电容或电感减小时，周期变短，频率变高．
2．应用选择：适当地选择电容器和线圈，就可以使振荡电路的周期和频率符合需要．在需要改变振荡电路的周期和频率时，可以用可变电容器和线圈组成电路，改变电容器的电容，振荡电路的周期和频率就随之改变．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3．要想提高电磁振荡的频率，下列办法中可行的是(　　)
A．线圈中插入铁芯
B．提高充电电压
C．增加电容器两板间距离
D．增加电容器两板间的正对面积课堂互动讲练 在LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向如图3－1－4所示，则下列说法正确的是(　　)
①若磁场正在加强，则电容器正在放电，电流方向为a→b
②若磁场正在减弱，
则电场能正在减小，
电容器下极板带负电荷 图3－1－4③若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器下极板带负电荷
④若磁场正在加强，则电容器正在充电，电流方向为b→a
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④【精讲精析】　在电磁振荡的一个周期内，磁场加强的过程，必定是电容器放电过程，振荡电流增大而电场能减小，根据线圈磁感线方向，用安培定则可确定线圈上振荡电流的方向，从而得知回路中电流方向是a→b，注意到这是放电电流，故电容器下极板带正电荷；磁场正在减弱的过程，必定是电容器充电过程，振荡电流减小而电场能增大，用安培定则判断此时电流方向仍是a→b，但这是充电电流，故负电荷不断聚到下极板，上极板则出现等量正电荷，电容器两极板的电荷不断增加．由以上分析可知，本题正确选项应为A.
【答案】　A【方法总结】　有关LC电路过程分析问题，要注意以下两点：
(1)根据线圈中磁场方向、电容器极板的正负或电容器两端电压变化，确定电容器是充电过程还是放电过程．
(2)熟练掌握电磁振荡时，电流、电荷量、电压、磁感应强度、电场强度、电场能、磁场能等物理量的周期性变化特点．变式训练1　
图3－1－5
如图3－1－5所示，振荡电路中线圈自感系数为L，电容器的电容为C，当电容器刚开始放电时计时，则下列说法错误的是(　　) 图3－1－6中是一个LC振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断(　　)
图3－1－6
A．t1时刻电感线圈两端电压最大
B．t2时刻电容器两极间电压为零
C．t1时刻电路中只有电场能
D．t1时刻电容器带电荷量为零图3－1－7【精讲精析】　由图象知，计时开始时，电容器两极板带电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以在图中画出q－t图线(在图3－1－7用虚线表示)．由图线分析可知：t1时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故D对，A、C皆错；t2时刻电容器电荷量q最大，两板间电势差最大，B错．
【答案】　D【方法总结】　分析i－t图象时，画出对应的q－t图象，并注意到i与B、E磁变化规律一致，q与E、E电、U变化规律一致，可起到事半功倍的效果．
变式训练2　LC振荡电路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图3－1－8所示，则(　　)图3－1－8
A．在t1时刻，电路中的电流最大
B．在t2时刻，电路中的磁场能最大
C．从t2至t3时间内，电路中的电场能不断减小
D．从t3至t4时间内，电容器的带电量不断增大解析：选B.在t1时刻，电容器极板间电压最高，电路中振荡电流为零；t2时刻，电容器极板间电压为零，电路中振荡电流最强，磁场能最大，选项A错误，B正确；在t2至t3的过程中，从图可知，电容器两极板间电压增大，必有电场能增加，选项C错误；而在t3至t4的过程中，电容器两极板间电压减小，带电量同时减少，选项D错误． 关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
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【自主解答】　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场．
【答案】　D
【方法总结】　在理解麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，稳定磁场也不产生电场．变式训练3　电磁波与声波比较，下列说法不正确的是(　　)
A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大
C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大
D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的，与频率无关