(讲义)第4章 第1节 电磁振荡 第2节 麦克斯韦电磁场理论-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第一节　电磁振荡 第二节　麦克斯韦电磁场理论 1．了解LC回路中振荡电流的产生过程；知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况。 2．知道什么是电磁振荡的周期和频率，了解LC回路的周期和频率公式。 3．了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及电磁波的预言。 4．体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。 知识点一　振荡电流的产生 1．电磁振荡电路的演变 如图甲所示，一个电流计与一个闭合线圈连接，当一条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电流计的指针会不断地摆动，这说明电路中产生了大小和方向都不断变化的电流。如果将电流计拿走，如图乙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，电路断开处的A、B两点间仍存在感应电动势，即A、B两点间仍存在变化的电势差。 振荡电路的演变：如果在A、B两点间接一个平行板电容器，如图丙所示，当条形磁铁不断地插入和拔出线圈时，在两板之间的空间内就会产生大小和方向不断变化的电场，即电容器在不断地进行充电、放电。 2．振荡电流 (1)振荡电流：上述实验中产生的大小和方向都做周期性变化的电流。 (2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 (3)LC振荡电路：自感线圈L和电容器C组成的电路，LC振荡电路是一种最简单的振荡电路。 3．振荡电流的变化规律 LC振荡电路产生的振荡电流是按正弦或余弦规律变化的。 知识点二　电磁振荡中能量的转化 在振荡电路产生振荡电流过程中，电容器极板上电荷、两极板间电压、电路中电流以及跟电荷有关的电场、与电流有关的磁场都发生周期性变化的现象。在电磁振荡过程电场能和磁场能相互转化。 知识点三　电磁振荡的周期和频率 1．电磁振荡的周期T 电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2．电磁振荡的频率f 一段时间内做周期性变化的次数与所用时间之比。 3．LC振荡电路的周期(频率)公式 周期、频率公式：T＝2π，f＝，式中周期T、频率f、自感系数L、电容C的国际单位制单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 知识点四　麦克斯韦电磁场理论的基本思想 1．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象。 2．变化的电场周围产生磁场是一种普遍存在的现象。 总之，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 知识点五　伟大的预言 1．产生 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围空间传播出去，就形成电磁波。 2．传播特点 (1)电磁波中电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播。因此电磁波是横波。 (2)电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c＝3×108 m/s。 (3)电磁波传播不需要借助于任何介质，在真空中也能传播。光波的本质是电磁波。 知识点六　赫兹实验 1．原理图 2．实验现象 当发射器两球间有火花产生时，接收器两球间也有火花产生。 3．现象分析：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。 4．实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。 5．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．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场。 (×) (2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场。 (×) (3)周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场。 (√) (4)放电时，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大。 (√) (5)放电时，电容器两极板间的电场能逐渐转化为线圈的磁场能。 (√) (6)振荡电流最大时，放电完毕。 (√) 2．(2022·吉林辽源田家炳高级中学校高二期末)关于电磁波，下列说法正确的是(　　) A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大 B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大 C．电磁波由真空进入介质，速度变小，波长也变小，而频率不变 D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失 C　[在真空中，所有电磁波的传播速度都相同，与频率、能量无关，故A、B错误；电磁波的频率由波源决定，电磁波由真空进入介质，频率不变，而波速减小，波长减小，故C正确；当发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波不会立即消失，还会在空间继续传播，直到能量消耗殆尽，故D错误。] 3．关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是(　　) A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大 B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零 C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能 D．振荡电流减小的过程中，线圈中的