新教材同步系列2024春高中物理第4章电磁振荡与电磁波第1节电磁振荡第2节麦克斯韦电磁场理论课件粤教版选择性必修第二册

第四章电磁振荡与电磁波第一节电磁振荡第二节麦克斯韦电磁场理论学习任务1．了解LC回路中振荡电流的产生过程；知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况。2．知道什么是电磁振荡的周期和频率，了解LC回路的周期和频率公式。3．了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及电磁波的预言。4．体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。必备知识·自主预习储备01[知识梳理]知识点一振荡电流的产生1．电磁振荡电路的演变如图甲所示，一个电流计与一个闭合线圈连接，当一条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电流计的指针会不断地摆动，这说明电路中产生了____和____都不断变化的电流。如果将电流计拿走，如图乙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电路断开处的A、B两点间仍存在__________，即A、B两点间仍存在变化的______。大小方向感应电动势电势差振荡电路的演变：如果在A、B两点间接一个平行板电容器，如图丙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，在两板之间的空间内就会产生____和____不断变化的____，即电容器在不断地进行____、____。大小方向电场充电放电2．振荡电流(1)振荡电流：上述实验中产生的____和____都做周期性变化的电流。(2)振荡电路：能够产生________的电路。(3)LC振荡电路：_________和________组成的电路，LC振荡电路是一种最简单的振荡电路。大小方向振荡电流自感线圈L电容器C3．振荡电流的变化规律LC振荡电路产生的振荡电流是按____或____规律变化的。知识点二电磁振荡中能量的转化在振荡电路产生振荡电流过程中，电容器极板上____、两极板间____、电路中____以及跟电荷有关的____、与电流有关的____都发生周期性变化的现象。在电磁振荡过程______和______相互转化。正弦余弦电荷电压电流电场磁场电场能磁场能

时间之比

知识点四麦克斯韦电磁场理论的基本思想1．变化的磁场周围产生____是一种普遍存在的现象。2．变化的电场周围产生____是一种普遍存在的现象。总之，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是______。知识点五伟大的预言1．产生变化的____和变化的____交替产生，由近及远地向周围空间传播出去，就形成电磁波。电场磁场电磁场电场磁场2．传播特点(1)电磁波中电场和磁场相互____，电磁波在与两者均____的方向传播。因此电磁波是__波。(2)电磁波的频率即为________的频率，它由____决定，与____无关。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c＝___________。(3)电磁波传播不需要借助于任何____，在真空中也能传播。光波的本质是______。垂直垂直横电磁振荡波源介质3×108m/s介质电磁波知识点六赫兹实验1．原理图2．实验现象当发射器两球间有火花产生时，接收器两球间也有火花产生。3．现象分析：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以______的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致接收器产生__________，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间产生________现象。4．实验结论：赫兹证实了______的存在。5．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。电磁波感应电动势火花放电电磁波麦克斯韦[基础自测]1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场。 (

)(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场。 (

)(3)周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场。 (

)(4)放电时，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大。 (

)(5)放电时，电容器两极板间的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。 (

)(6)振荡电流最大时，放电完毕。 (

)××√√√√2．(2022·吉林辽源田家炳高级中学校高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(

)A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C．电磁波由真空进入介质，速度变小，波长也变小，而频率不变D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失C

[在真空中，所有电磁波的传播速度都相同，与频率、能量无关，故A、B错误；电磁波的频率由波源决定，电磁波由真空进入介质，频率不变，而波速减小，波长减小，故C正确；当发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波不会立即消失，还会在空间继续传播，直到能量消耗殆尽，故D错误。]√3．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是(

)A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能D

[振荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，电场强度为零，A错误；振荡电流为零时，LC回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流变化率最大，线圈中自感电动势最大，B错误；振荡电流增大时，电容器中的电场能转化为磁场能，C错误；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D正确。]√关键能力·情境探究达成02考点1电磁振荡过程分析考点2电磁振荡的周期和频率考点3对麦克斯韦电磁场理论和电磁场的理解如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？当线圈中的电流减小时，是否会对电容器充电？此时线圈中的磁场能转化为什么形式的能？提示：线圈中的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能；线圈中电流减小时，对电容器充电，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能。考点1电磁振荡过程分析1．用图像对应分析i、q的变化关系2．板间电压u、电场能EE、磁场能EB随时间变化的图像(充电时)u、EE规律与q-t图像相对应；EB规律与i-t图像相对应。3．分类分析(1)同步关系。在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)

【典例1】

(多选)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是(

)A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大BCD

[由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C正确，A错误；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B正确，由楞次定律可判定D正确。]√√√电磁振荡状态分析的三点注意(1)判断电容器是充电还是放电，一般依据电流的方向，电流由正极板流出为放电，向正极板流入为充电。(2)判断电场能和磁场能的转化要依据电流的增减或极板上电量的增减。(3)自感电动势的作用是阻碍电流的增大还是阻碍电流的减小，可依据放电电流不断增大，充电电流不断减小来判断。

A

BC

D√

【典例2】

(多选)在LC回路中，电容器充电后向线圈放电发生电磁振荡时，若将电容器两板间距离增大，则振荡过程中(

)A．电容器两板间最大电压变大B．振荡电流的最大值变大C．振荡电流的频率变大D．电容器所带电荷量最大值变大√√√

√考点3对麦克斯韦电磁场理论和电磁场的理解1．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2．对电磁场的理解(1)电磁场的产生：振荡电场产生同频率的振荡磁场，振荡磁场产生同频率的振荡电场，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示。(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体。在电磁场示意图中，电场E矢量和磁场B矢量在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播。【典例3】

(多选)关于电磁场的理论，下列说法正确的是(

)A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D．振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场BD

[变化的电场产生磁场有两层含义：①均匀变化的电场产生恒定的磁场；②非均匀变化的电场产生变化的磁场。振荡的电场产生同频率的振荡的磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错误。]√√麦克斯韦电磁场理论的两大支柱变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。需要着重对以下两点加以理解：(1)均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场。(2)不均匀变化的磁场周围产生变化的电场，不均匀变化的电场周围产生变化的磁场。[跟进训练]3．某电路中电场随时间变化的图像如图所示，能发射电磁波的电场是(

)√A

BC

DD

[由麦克斯韦电磁场理论知，当空间出现恒定的电场时(如题图A)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场时(如题图B、C)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如题图D)，才会激发出周期性变化的磁场，其又激发出周期性变化的电场……，如此不断激发，便会形成电磁波。]学习效果·随堂评估自测031．建立了完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是(

)A．法拉第 B．奥斯特C．赫兹

D．麦克斯韦D

[麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，选项D正确。]1234√2．(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述正确的是(

)A．教室中正在发光的日光灯周围空间必有磁场和电场B．工作时打点计时器周围必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直ABD

[教室中正在发光的日光灯、工作的打点计时器，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，传播过程中电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确。]1234√√√3．(多选)(2022·山东临沂高二期末)如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则(

)A．0.5～1ms内，Q点比P点电势低B．1～1.5ms内，电容器C正在放电C．0.5～1ms内，电场能正在增加D．增大电容器C的电容值该电路振荡频率将变大1234√√BC

[由题图乙知0.5～1ms内电流在减