第4章 第1节 电磁波的产生（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第1节　电磁波的产生 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 能初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，了解电磁振荡的内涵，知道场的统一性与多样性。 会分析电磁振荡过程中极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能等物理量的变化规律。 了解赫兹发现电磁波过程，能用自己的语言解释赫兹实验。 能体会物理学对统一性的追求，能体会理论预言在科学发展中的作用，以及实验证据对新理论的支撑作用；能体会麦克斯韦电磁场理论的基本思想，感受麦克斯韦电磁场理论的美妙。 [对应学生用书P73] 知识点一 麦克斯韦的预言、赫兹实验 1.变化的磁场周围会产生电场 麦克斯韦提出假设：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。 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。 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，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。 4．赫兹实验 (1)赫兹实验原理示意图： (2)实验现象❶：当感应线圈两极相连的金属球间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。 (3)实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。 (4)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。 1．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场。(　×　) 2．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场。(　√　) 知识点二 电磁振荡❷ 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。 3．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C所组成的一种基本的振荡电路。 4．电磁振荡：在LC振荡电路中，与振荡电流相联系的电场和磁场发生周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化的现象。 5．电磁振荡的周期和频率 (1)周期T：完成一次周期性变化的时间，T＝2π。 (2)频率f：在一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比，f＝。 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．通过减小电容器的电容可以使电磁振荡的频率减小。(　×　) 批注❶：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。 批注❷：如何理解电磁振荡中的“电”和“磁”？ 提示：电磁振荡中的“电”不仅指电容器两极板上的电荷，也指该电荷产生的电场(电场强度、电势差、电场能)；“磁”不仅指线圈中的电流，也指该电流产生的磁场(磁场能、磁感应强度)。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性迅速变化的现象。 [对应学生用书P75] 探究点一　麦克斯韦的电磁场理论　(科学思维之提升) ►情境探究 若某一空间存在按如图所示规律变化的电场，那么在该空间 (1)能否产生磁场？为什么？ (2)会不会形成电磁波？ 提示：(1)如题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场。 (2)因磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波。 ►探究归纳 1．电磁场的产生：振荡电场产生同频率的振荡磁场，振荡磁场产生同频率的振荡电场，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示。 2．对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 不均匀变化的电场产生变化的磁场 不均匀变化的磁场产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 ►对点例练 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是(　　) A．恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场 B．变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场 D．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场 D　解析：麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场周围产生磁场；变化的磁场周围产生电场。对此理论全面正确的理解为：不变化的电场周围不产生磁场；不均匀变化的电场周围产生变化的磁场；