第四章 第1节&第2节 电磁波-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（教科版）

第1节　电磁振荡　第2节　电磁波 新课程目标 核心素养 1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。 2.通过实验，了解电磁振荡。 1.物理观念：知道什么是LC振荡电路和振荡电流、知道电磁振荡过程中能量转化情况、了解电磁波的基本特点及其发现过程。 2.科学思维：会求LC振荡电路的周期与频率。 3.科学探究：探究电磁振荡过程中各物理量的变化规律。 4.科学态度与责任：了解麦克斯韦电磁场理论的基础内容以及在物理学发展史上的物理意义。 　LC振荡电路和振荡电流　无阻尼振荡和阻尼振荡 1．振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。 2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 3．振荡过程：如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电，再将开关S掷向2，从此时起，电容器要对线圈放电。 (1)放电过程：由于电感线圈对交变电流的阻碍_作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，线圈产生的磁场逐渐增强，电容器里的电场逐渐减弱，放电完毕时，电场能全部转化为磁场能。 (2)充电过程：电容器放电完毕，由于线圈的自感作用，电流并不会立即消失，仍保持原来的方向继续流动，电容器被反向充电，极板上带上相反的电荷，充电结束，极板上的电荷最多，磁场能又转化为电容器的电场能。 此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。 (3)电磁振荡：电场和磁场周期性的相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程。 4．无阻尼振荡和阻尼振荡 (1)阻尼振荡：振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡。 (2)无阻尼振荡：没有能量损失，振荡电流的振幅永远保持不变的振荡。 (3)实际的LC振荡是阻尼振荡：由于电路中有电阻，电路中的能量总会有一部分要转化为内能。另外，还会有一部分能量以“电磁波”的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。 　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：1 s内完成周期性变化的次数。 3．固有周期和固有频率：振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫作固有周期、固有频率，简称振荡电路的周期和频率。 4．周期和频率公式：T＝2π，f＝。 　电磁波 1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。 磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。 (2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。 电场随时间的变化不均匀时，产生变化的磁场；稳定的电场周围不产生磁场。 2．电磁波 (1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远在空间中的传播就形成了电磁波。 (2)电磁波是电磁场的传播，传播过程不需要介质。电磁波的电场和磁场的方向都与传播方向垂直，因此电磁波是横波。 (3)在真空中电磁波的速度等于光速c。 3．赫兹实验证实了电磁波的存在 (1)实验现象：当感应圈所产生的高压会在两个铜球间激起火花，检波器的两铜球间，也有火花产生。 (2)实验结论：证实了电磁波的存在。 (3)赫兹的贡献：赫兹测定了电磁波的传播速度等于光速，还用实验证明，电磁波能产生反射、折射、干涉、衍射等现象，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 4．麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义 不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。 [课前小练] 思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小。(×) (2)LC振荡电路的电流为零时，线圈中的自感电动势最大。(√) (3)LC振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍，振荡周期增大为原来的2倍。(√) (4)提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大。(×) (5)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(×) (6)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。(×) (7)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。(×) 　LC振荡电路 [思考探究] 石英电子表比机械手表更准确，它依赖的是什么原件？ 提示：石英电子表里的晶体振荡器，和LC振荡电路的原理基本一致，计时准确。 [思维深化] 1．各物理量随时间的变化图像：振荡过程中电流i、极板上的电荷量q、电场能EE和磁场能EB之间的对应关系。(如图) 甲　电磁振荡过程 乙　以逆时针方向电流为正 丙　q为上极板的电荷量 2．相关量与电路状态的对应情况 电路状态 a b c d e 时刻t 0 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电场能EE 最大 0 最大 0 最大 电流i 0 正