人教版高中物理选修3-4第十四章：14.1-电磁波的发现 和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-4第十四章：14.1-电磁波的发现 和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-23 07:31:24 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
第十四章 电磁波
奥斯特
电流的磁效应
法拉第
电磁感应现象
伟大的预言
麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
有电场、无电流。
（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
有 ！
总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的磁场产生恒定的电场
周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场
非均匀变化的磁场产生变化的电场
1、变化的磁场产生电场
t
t
正弦曲线
振荡磁场
振荡电场
E与B
频率相同
2．变化的电场产生磁场
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
2、变化的电场产生磁场
恒定的电场不产生磁场
均匀变化的电场产生恒定的磁场
周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
非均匀变化的电场产生变化的磁场
二．电磁场、
1、电磁场
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
二、电磁场：
说明：①电磁场是特殊的物质形态，具
有能量，能相互叠加
②是空间立体的
2、电磁波
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
（麦克斯韦预言电磁波的存在）
三．赫兹的电火花
1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。
2、赫兹用实验证实电磁波的存在：
令人振奋的电火花
1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.
2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相同的速度.
3）奠定了无线电技术基础
赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波
3、 电磁波的特点
1）电磁波是横波： E⊥B ⊥V
波速：v=λ/T=λf
3)电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介2）电磁波可以在真空中传播速度等于光速
c=3×10 8m/s
5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
6）电磁波有能量。
4)不同电磁波在同一介质中传播，速度不同， f越高，v越小；f越低，v越大
4.电磁波与机械波比较：
1）传播条件：
2）传播规律：
3）传播本质：
4）产生本质不同：
机械波传播需要介质，而电
磁波不需要介质也能传播。
都遵循“V=λf=λ/T”这个关
系式；且电磁波也能发生反射、
折射、衍射、干涉等现象。
机械波传播的是机械能，
电磁波传播的是电磁能。
机械波是机械振动产生，
电磁波是电磁振荡产生。
四、麦克斯韦的电磁场理论的意义
1、 实现了电磁光的统一，被认为是19世纪科学史上最伟大的统一
2、 实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折
第十四章 电磁波
14.2 电磁振荡
一、电磁振荡电路的演变与构成
有电流产生
没电流但有电势差
磁铁上下运动，在两板产生大小和方向不断变化的电场，即电容器在不断进行充、放电。
思考：如果一个充满了电的电容器与线圈连接，会发生什么现象？
右图所示。将电键K扳到1，给电容器充电，然后将电键扳到2，此时可以见到G表的指针来回摆动。
总结：能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。
其中最简单的振荡电路叫LC回路。
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、电磁振荡的产生
电容器
能够充、
放电
线圈
能够产
生自感
q,U,E,W电同步变化
i,B,W磁 同步变化
【问题』与电容和自感线圈有关的物理量有哪些？
二、电磁振荡产生的过程分析
【思考】从电容器充电完毕开始计时，电容器的带电荷量q，电路中的电流i如何变化？
+ +
_ _
i
放电
放电
充电
＋ ＋
_ _
_ _
＋＋
i
i
充电
周期性变化
(1)两个物理过程：
对称性和周期性
(2)、两个特殊状态：
1、电磁振荡的特点：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
电场能
磁场能
放电
充电
2、电磁振荡的变化规律：
(2)电场能与磁场能交替转化
电容器电压ｕ
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
磁感应强度B
电场强度E
3、变化规律的图象描述：
注意：
（1）图像应用时充分利用“同步、异步”
（2）EL（UL）的变化规律
（E U）
（B ）
3. 等幅振荡（实际应用）
三、阻尼振荡和无阻尼振荡
电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关，那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢？
四、电磁振荡的周期和频率
LC回路的周期和频率公式
（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．
（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要．
（3）电场能、磁场能变化的周期为Tˊ=T/2
1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场
B、变化的磁场在周围产生变化的电场
C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场
D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
例与练
均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）
D
2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正确的是（ ）
A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场
B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场
C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场
D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场
例与练
振荡磁场（电场）产生同频率的振荡电场（磁场）
D
3、关于电磁波，下列说法中正确的是
A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波
B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波
C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直
D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象
例与练
电磁波是横波
BCD
4、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（ ）
A、电磁波和机械波都可以在真空中传播
B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式
C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象
D、电磁波和声波都是纵波
例与练
机械波只能在介质中传播
电磁波是横波，声波是纵波
BC
5、任何电磁波在真空中都具有相同的（ ）
(A)频率 (B)波长
(C)波速 (D)能量
C
1、已知LC振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化 的曲线如图所示则（ ）
A.a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B.a、c两时刻电路中电流最大，方向相反
C.b、d两时刻电路中电流最大，方向相同
D.b、d两时刻电路中电流最大，方向相反
2、 LC振荡电路中电容器极板上电量q 随时间t变化的图线如图，由图可知：
A、在t1时刻电路中的磁场能最小
B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小
C、从t2到t3 ，电容器不断充电
D、在t4时刻电容器的电场能最小
答案：ACD
3.当LC振荡电路中电流达到最大值时，下列叙述中正确的是（ ）。
A.磁感应强度和电场强度都达到最大值
B.磁感应强度和电场强度都为零
C.磁感应强度最大而电场强度为零
D.磁感应强度是零而电场强度最大
第十四章 电磁波
奥斯特
电流的磁效应
法拉第
电磁感应现象
伟大的预言
麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
有电场、无电流。
（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？
有 ！
总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的磁场产生恒定的电场
周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场
非均匀变化的磁场产生变化的电场
1、变化的磁场产生电场
t
t
正弦曲线
振荡磁场
振荡电场
E与B
频率相同
2．变化的电场产生磁场
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
2、变化的电场产生磁场
恒定的电场不产生磁场
均匀变化的电场产生恒定的磁场
周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
非均匀变化的电场产生变化的磁场
二．电磁场、
1、电磁场
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
二、电磁场：
说明：①电磁场是特殊的物质形态，具
有能量，能相互叠加
②是空间立体的
2、电磁波
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
（麦克斯韦预言电磁波的存在）
三．赫兹的电火花
1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。
2、赫兹用实验证实电磁波的存在：
令人振奋的电火花
1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.
2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相同的速度.
3）奠定了无线电技术基础
赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波
3、 电磁波的特点
1）电磁波是横波： E⊥B ⊥V
波速：v=λ/T=λf
3)电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介
c=3×10 8m/s
5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
6）电磁波有能量。
4)不同电磁波在同一介质中传播，速度不同， f越高，v越小；f越低，v越大
4.电磁波与机械波比较：
1）传播条件：
2）传播规律：
3）传播本质：
4）产生本质不同：
机械波传播需要介质，而电
磁波不需要介质也能传播。
都遵循“V=λf=λ/T”这个关
系式；且电磁波也能发生反射、
折射、衍射、干涉等现象。
机械波传播的是机械能，
电磁波传播的是电磁能。
机械波是机械振动产生，
电磁波是电磁振荡产生。
四、麦克斯韦的电磁场理论的意义
1、 实现了电磁光的统一，被认为是19世纪科学史上最伟大的统一
2、 实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折
第十四章 电磁波
14.2 电磁振荡
一、电磁振荡电路的演变与构成
有电流产生
没电流但有电势差
磁铁上下运动，在两板产生大小和方向不断变化的电场，即电容器在不断进行充、放电。
思考：如果一个充满了电的电容器与线圈连接，会发生什么现象？
右图所示。将电键K扳到1，给电容器充电，然后将电键扳到2，此时可以见到G表的指针来回摆动。
总结：能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。
其中最简单的振荡电路叫LC回路。
3. LC回路产生的振荡电流按正弦规律变化.
一、电磁振荡的产生
电容器
能够充、
放电
线圈
能够产
生自感
q,U,E,W电同步变化
i,B,W磁 同步变化
【问题』与电容和自感线圈有关的物理量有哪些？
二、电磁振荡产生的过程分析
【思考】从电容器充电完毕开始计时，电容器的带电荷量q，电路中的电流i如何变化？
+ +
_ _
i
放电
放电
充电
＋ ＋
_ _
_ _
＋＋
i
i
充电
周期性变化
(1)两个物理过程：
对称性和周期性
(2)、两个特殊状态：
1、电磁振荡的特点：
(1)总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
电场能
磁场能
放电
充电
2、电磁振荡的变化规律：
(2)电场能与磁场能交替转化
电容器电压ｕ
电容器带电量ｑ
电路中电流ｉ
同步变化
同步变化
步调相反
磁感应强度B
电场强度E
3、变化规律的图象描述：
注意：
（1）图像应用时充分利用“同步、异步”
（2）EL（UL）的变化规律
（E U）
（B ）
3. 等幅振荡（实际应用）
三、阻尼振荡和无阻尼振荡
电磁振荡与简谐运动有很多相似之处，它们的运动都有周期性，我们知道自由振动的周期只与振动系统本身的特性有关，那么电磁振荡的周期或频率是由什么因素决定的呢？
四、电磁振荡的周期和频率
LC回路的周期和频率公式
（1）式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、Hz．
（2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要．
（3）电场能、磁场能变化的周期为Tˊ=T/2
1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场
B、变化的磁场在周围产生变化的电场
C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场
D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
例与练
均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）
D
2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正确的是（ ）
A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场
B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场
C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场
D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场
例与练
振荡磁场（电场）产生同频率的振荡电场（磁场）
D
3、关于电磁波，下列说法中正确的是
A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波
B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波
C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直
D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象
例与练
电磁波是横波
BCD
4、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（ ）
A、电磁波和机械波都可以在真空中传播
B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式
C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象
D、电磁波和声波都是纵波
例与练
机械波只能在介质中传播
电磁波是横波，声波是纵波
BC
5、任何电磁波在真空中都具有相同的（ ）
(A)频率 (B)波长
(C)波速 (D)能量
C
1、已知LC振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化 的曲线如图所示则（ ）
A.a、c两时刻电路中电流最大，方向相同
B.a、c两时刻电路中电流最大，方向相反
C.b、d两时刻电路中电流最大，方向相同
D.b、d两时刻电路中电流最大，方向相反
2、 LC振荡电路中电容器极板上电量q 随时间t变化的图线如图，由图可知：
A、在t1时刻电路中的磁场能最小
B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小
C、从t2到t3 ，电容器不断充电
D、在t4时刻电容器的电场能最小
答案：ACD
3.当LC振荡电路中电流达到最大值时，下列叙述中正确的是（ ）。
A.磁感应强度和电场强度都达到最大值
B.磁感应强度和电场强度都为零
C.磁感应强度最大而电场强度为零
D.磁感应强度是零而电场强度最大