14电磁波的发现和电磁振荡课件-2020-2021学年高二物理人教版选修3-4

第十四章 电磁波 第一、二节 电磁波的发现 电磁振荡 教学目标： 知道麦克斯韦的电磁场理论，知道电磁波的产生原理 01 掌握电场和磁场的相互关联以及产生条件 02 03 知道什么是振荡电路，会分析振荡电路中各物理量的变化情况 04 知道振荡电路的周期公式 思考讨论： 什么是麦克斯韦的电磁场理论？磁场和电场有何相互关系？可用之前学过的哪些知识解释？ 02 震荡电路中一个周期有几个过程？每个过程中的电流、电荷量、电场能、磁场能如何变化？ 什么是LC振荡电路？什么是振荡电流？ 电磁波是怎样产生的？谁首先发现了电磁波？ 01 03 04 05 LC振荡电路的周期公式怎样表示？ 奥斯特发现电生磁 法拉第圆梦磁生电 麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 詹姆斯.克拉克.麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家。 一、麦克斯韦的电磁场理论 1、变化的磁场产生电场： 装置如图所示，当螺线管接上交变电流时，能观察到什么现象? 灯泡发光 尝试用已有知识解释灯泡发光的原理 电磁感应中的感生电动势原理（无线充电原理） 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。 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 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有！ 一、麦克斯韦的电磁场理论 1、变化的磁场产生电场： ①均匀变化的磁场产生稳定的电场 E t O B t O B O E O t ②非均匀变化的磁场产生变化的电场 例：均匀变化的磁场产生的电动势恒定 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。 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？ 一、麦克斯韦的电磁场理论 2、变化的电场产生磁场： ①均匀变化的电场产生稳定的磁场 B t O E t O ②非均匀变化的电场产生变化的磁场 E O B O t 二、电磁场 如果一个非均匀变化的电场产生一个非均匀变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？ 1、电磁场： 变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。 电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性 2、电磁波： 二、电磁场 3、电磁波的特点： ①电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。 ②电磁波在真空中传播的速度是光速c 三、LC振荡电路 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， 电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能. (1)电容器通过线圈放电过程中，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？ 1、振荡电路的产生： (2)在电容器反向充电过程中，线圈中电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ 在电容器反向充电过程中，线圈中电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能. (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 线圈中电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化. 2、电磁振荡过程各物理量的变化规律 项目 过程　 电荷量q 电场强度E 电势差U 电场能 电流i 磁感应强度B 磁场能 0～ 电容器放电 t＝ 时刻 增大 减小 减小 减小 减小 增大 增大 0 0 0 0 最大 最大 最大 项目 过程　 电荷量q 电场强度E 电势差U 电场能 电流i 磁感应强度B 磁场能 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 最大 最大 最大 最大 0 0 0 减小 减小 减小 减小 增大 增大 增大 0 0 0 0 最大 最大 最大 增大 增大 增大 增大 减小 减小 减小 三、LC振荡电路 3、振荡电路的周期和频率： 如图所示的电路，(1)如果仅更换自感系数L更大的线圈，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关掷向2，电容器通过线圈放电，线圈因自感现象产生的自感电动势是否更大？“阻碍”作用是否也更大？由于延缓了振荡电流的变化，振荡周期T会怎样变化？ 自感电动势更大，“阻碍”作用更大，周期变长. (2) 如果仅更换电容C更大的电容器，将开关S掷向1，先给电容器充电，电容器的带电荷量是否增大？再将