【步步高】高中物理 14.114.2 电磁波的发现　电磁振荡 选修34

第十四章电磁波14.1-14.2电磁波的发现电磁振荡1.知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的物理意义.2.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律.3.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程.4.知道电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率.学习目标定位一、电磁波的发现问题设计如图2所示，当磁铁相对闭合线圈运动时,线圈中的电荷做定向移动，是因为受到什么力的作用？若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管，管内有直径略小于环内径的带正电的小球，则磁铁运动过程中会有什么现象？小球受到的是什么力？以上现象说明什么问题？图2一、电磁波的发现答案电荷受到电场力作用做定向移动.磁铁运动过程中，带电小球会做定向滚动，小球受到的仍然是电场力.空间磁场变化，就会产生电场，与有没有闭合线圈无关.要点提炼1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点(1)变化的磁场产生实验基础：如图3所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生

.一、电磁波的发现图3电场感应电流(2)变化的电场产生，如图4所示.麦克斯韦大胆地假设：既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场也会在空间产生.一、电磁波的发现磁场磁场图42.电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成.(2)电磁波是.(3)电磁波在真空中的速度等于.一、电磁波的发现电磁波横波光速3.电磁波和机械波的比较(1)电磁波和机械波的共同点①二者都能产生干涉和衍射；②二者在不同介质中传播时频率不变.(2)电磁波和机械波的区别①二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是的传播.一、电磁波的发现质点机械振动②传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用.③电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质.④电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波.一、电磁波的发现二、电磁振荡1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象：2.线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ、磁场能E磁与电流i的变化规律相同；电容器极板间的电压U、电场强度E、电场能E电、线圈自感电动势E的变化规律与电荷量q的变化规律相同.二、电磁振荡一、电磁场理论典例精析例1关于电磁场理论，下列说法中正确的是(

)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解析根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场.D二、电磁波典例精析例2下列关于电磁波的叙述中，正确的是(

)A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108m/sC.电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象二、电磁波典例精析解析该题考查电磁波的产生及特点.电磁波在真空中的传播速度为光速c＝3×108m/s，且c＝λƒ，从一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化，波长、波速发生变化.另外电磁波仍具有波的特征.电磁波只有在真空中的传播速度才为3×108m/s，在其他介质中的传播速度均小于3×108m/s.电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性.当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，因为c＞v，所以λ＞λ′，波长变短，波速变小，故选A、C.答案AC典例精析三、电磁振荡的产生例3

LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图5所示，则(

)A.若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB.若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电图5典例精析三、电磁振荡的产生C.若磁场正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电D.若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a

向b解析若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b向a，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；典例精析三、电磁振荡的产生若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误.答案ABC典例精析四、电磁振荡的周期和频率例4在LC振荡电路中，可以使振荡频率增大一倍的方法是(

)A.自感系数L和电容C都增大一倍B.自感系数L增大一倍，电容C减小一半C.自感系数L减小一半，电容C增大一倍D.自感系数L和电容C都减小一半典例精析四、电磁振荡的周期和频率解析根据LC振荡电路频率公式f＝得，当L、C都减小一半时，f增大一倍，故选项D正确.答案D课堂要点小结电磁波的发现电磁振荡电磁场理论的两个基本观点电磁波电磁波的产生电磁波是横波光波是电磁波振荡电流振荡电路放电过程充电过程振荡周期和频率T＝2πf＝自我检测区12121.(电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图6所示时，可能是(

)A.向上方向的磁场在增强B.向上方向的磁场在减弱C.向上方向的磁场先增强，然后反向减弱D.向上方向的磁场先减弱，然后反向增强图6解析在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中由于通过它的磁通量发生变化时，电路中就有感应电流产生，电路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的.麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场.判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用电场线方向代替了电流方向.向上方向的磁场增强时，感应电12流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则知感应电流方向如题图中E的方向所示，选项A正确，B错误.同理，当磁场反向即向下的磁场减弱时，也会得到如题图中E的方向，选项C正确，D错误，故选A、C.答案AC122.(电磁振荡的周期和频率)要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是(

)A.增大电容器两极板的间距B.升高电容器的充电电压C.增加线圈的匝数D.在线圈中插入铁芯12解析该题考查决定振荡电流的频率的因素.振荡电流的频