第4章 第1节　电磁波的产生—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册同步学案

第1节　电磁波的产生 学习目标：1.[科学态度与责任]了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及电磁波的预言。　2.[科学探究]了解赫兹发现电磁波过程，体会电磁场的物质性。　3.[科学思维]理解LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC电路的周期与频率。 阅读本节教材，回答第83页“问题”并梳理必要知识点。 教材P83问题提示：根据麦克斯韦电磁理论，利用LC振荡电路可以产生电磁波。 一、麦克斯韦的预言 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——涡旋电场(也叫感生电场，如图所示)，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的涡旋电场总是存在的。 变化的磁场周围产生涡旋电场 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磁场，如图所示。 变化的电场产生涡旋磁场示意图 3．电磁波 (1)交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，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。 (2)自然界存在许多不同频率的电磁波，并且它们都以光速在空间传播，可见光只不过是人眼可以看得见的，频率范围很小的电磁波。 二、赫兹实验 1．赫兹实验原理图，如图所示： 赫兹实验原理示意图 2．实验现象：当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。 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电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间产生火花放电现象。 4．实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。 5．实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。 三、电磁振荡 1．振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流。 2．振荡电路：产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容器C所组成的一种基本的振荡电路为LC振荡电路，如图所示。 3．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变化，电场能和磁场能相互转化的现象。 4．电磁振荡的周期和频率 (1)电磁振荡的周期T：完成一次周期性变化的时间。 (2)电磁振荡的频率f：在一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间