第4章 第1、2节 电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论（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（粤教版2019）

　第四章　电磁振荡与电磁波 第一、二节　电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论 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 (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。其分析、解释有关问题。 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、振荡电流的产生 1．振荡电流：大小和方向都做周期性变化的电流。 2．振荡电路：能产生振荡电流的电路。 3．LC振荡电路：由线圈和电容器组成的振荡电路。 二、电磁振荡中能量的转化 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。 1．放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大。到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值。此过程中，能量由电场能逐渐转化为磁场能。 2．充电过程：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流不会立即减小为零，而是保持原来的方向继续流动并逐渐减小，电容器在与原来相反的方向上重新充电，到反方向充电结束的瞬间，电流减小为零，极板上的电量达到最大值。此过程中能量由磁场能逐渐转化为电场能。 三、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所用的时间。 2．频率：电磁振荡在一段时间内完成周期性变化的次数与所用时间之比。 3．周期和频率公式：T＝2π，f＝。 　 振荡电路的周期和频率只由电路中的电容和电感决定。 四、两个基本假设 1．19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦建立了具有划时代意义的电磁场理论，并预言了电磁波的存在。 2．麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设 (1)变化的磁场周围会产生电场。 (2)变化的电场周围会产生磁场。 3．电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分离的统一体，称为电磁场。 五、伟大的预言　赫兹实验 1．伟大的预言 (1)电磁波：变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波。 (2)电磁波的特点： ①电磁波是横波。 ②电磁波的频率由波源决定，与介质无关。 ③电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，光波的本质是电磁波。 2．赫兹实验 (1)1888年，赫兹利用如下实验方案证实了电磁波的存在。 (2)赫兹还观察到电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，证明了电磁波在真空中的传播速度就是光速。 (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)减少电容器的带电荷量。(×) (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