第4章 第1、2节 电磁振荡 电磁场与电磁波（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019，江苏专用）

第四章|电磁振荡与电磁波 第1、2节　电磁振荡　电磁场与电磁波 核心素养导学 物理观念 (1)了解电磁振荡，知道LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。 (2)了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，知道电磁波的概念。 (3)了解电磁场是物质的一种形式，会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。 科学思维 (1)知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关问题。 (2)经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。 科学探究 实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程。 科学态度与责任 了解麦克斯韦对电磁学的贡献，领会物理实验对物理学发展的基础意义。 一、电磁振荡 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流。 2．振荡电路：产生振荡电流的电路。由电感线圈L和电容C组成最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。 3．振荡过程：如图所示，先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。 4．电磁振荡：电流、电容器极板上的电荷量、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都在周期性地变化着。电场能和磁场能也会发生周期性的转化。 5．电磁振荡的周期和频率 (1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 (2)频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。 (3)周期和频率公式： T＝2π，f＝。 [微点拨]　振荡电路的周期和频率只由电路中的电容和电感决定。 二、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场。 (2)变化的电场产生磁场。 (3)电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体。 2．电磁波 (1)定义：变化的电场和磁场形成的电磁场由近及远地向周围传播，形成电磁波。 (2)特点： ①电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波的传播速度等于光速c。 ③麦克斯韦预言光是一种电磁波。 ④电磁波是横波，其电场方向与磁场方向相互垂直，且二者均与传播方向垂直。 (3)赫兹用实验证实了电磁波的存在。并观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 (1)麦克斯韦研究电磁场理论预言了电磁波的存在，而赫兹则用实验证实了电磁波的存在。 (2)电磁波可以在真空中传播，即传播时不需要介质。　　 1.音叉的振动产生声音，但是要形成持续的声音，则需要不断地打击音叉。手机接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？ 提示：要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的电路实现。 2.如图所示的振荡电路，要增大振荡电路的频率。判断下列方法是否正确。 (1)减少电容器上所带的电荷量。(×) (2)在线圈中放入软铁棒作铁芯。(×) (3)减少线圈匝数。(√) 3.如图所示，为某电路的电场随时间变化的图像，那么，该变化的电场能否在空间产生电磁波？ 提示：电场均匀变化，产生的磁场恒定不变，故不会在空间产生电磁波。 4．如图是一列电磁波，判断下列说法是否正确。 (1)电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关。(×) (2)周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波。(√) (3)电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射，但不能发生反射和折射。(×) 新知学习(一)|电磁振荡过程分析 [任务驱动] 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。 (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？ (2)在如图所示的电路中，如果仅更换自感系数L更大的线圈，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？振荡周期T会怎样变化？ 提示：(1)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。 (2)自感电动势更大，“阻碍”作用更大，振荡周期变长。　　　　 [重点释解] 各物理量变化情况一览表 时刻(时间) 工作过程 q E i B 能量 0～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～ 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 ～ 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E电→E磁 ～T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E电 [典例体验] [典例]　(2022·启东高二检测)如图(a)所示，在LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图(b)所示，且把通过P点向右的方向规定为电流i的正方向，则(　 ) A．0.5～1 s时间内，电容器C在放电 B．0.5～1 s时间内，电容器C的上极板带正电 C．1～1.5 s时