第4章 第1节 电磁波的产生（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第1节　电磁波的产生 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 麦克斯韦的预言 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场周围会产生电场 麦克斯韦提出:在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场。如果磁场随时间均匀变 化,则激发的涡旋电场是稳定的,即涡旋电场不随时间变化;如果磁场随时间不均匀变化,则激 发的涡旋电场随时间变化,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 (2)变化的电场周围会产生磁场 从场的观点出发,麦克斯韦提出:即使没有电流存在,只要空间 某处的电场发生变化,也会在其周围产生涡旋磁场,如图所示。 (3)根据麦克斯韦的理论得出:交变的电场周围产生频率相同的交变的磁场,交变的磁场周围 产生频率相同的交变的电场。 2.电磁波 (1)电磁波的产生: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)电磁波的特点:电磁波是横波,电磁波在空间传播不需要介质。在真空中,电磁波的速度v=c=3.0×108 m/s。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 1.原理图 2.实验现象:当感应线圈两极间有火花跳过时,环的间隙处也有火花跳过。 知识点 1 知识点 2 赫兹实验 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 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,两球之间就会产生火花放电现象。 4.实验结论:赫兹通过实验证明了电磁波的存在。 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。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 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。由电感线圈L和电容器C组成的电路就是一种基本的振荡 电路,称为LC振荡电路。 3.电磁振荡的过程分析 (1)放电过程:闭合开关,电容器放电,其电荷量减少,由于线圈自感的阻碍作用,电流逐渐增大, 磁场的磁感应强度与能量也逐渐增大。放电完毕时,电流最大,电场能全部转化为磁场能。 (2)充电过程:由于线圈的自感作用,线圈中的电流继续保持原来的方向并且逐渐减小,同时给 电容器反向充电,电容器的电荷量逐渐增多,电场的强度与电场能逐渐增大,电流与磁场逐渐 减弱。电流减为零时,磁场能全部转化为电场能。 知识点 1 知识点 3 电磁振荡 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 4.电磁振荡 上述过程周而复始地进行,就产生了方向和大小随时间做周期性变化的振荡电流,与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化,电场能和磁场能相互转化。这种现象称为电磁振荡。 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。 (2)频率f:一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比称为电磁振荡的频率。 6.LC振荡电路的周期和频率 (1)公式:T=2π ,f= 。 (2)单位:周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 1.变化的电场一定产生变化的磁场。 (　    ) 均匀变化的电场产生恒定的磁场。 2.麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。 (　    ) 麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹验证了电磁波的存在。 3.在振荡电路中,电容器充电完毕,磁场能全部转化为电场能。 (　    ) 4.改变振荡电路中电容器的电容或线圈的自感系数,就可以改变振荡电路的周期。 (　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ ✕ √ √ 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 疑难 情境破 疑难1 麦克斯韦电磁场理论 讲解分析 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁 场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电 场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的 磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的 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 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 2.对电磁波的几点认识 (1)电磁波是横波,在传播方向上的任一点E和B随时间按正弦规律变化,E与B彼此垂直且与传 播方向垂直。 (2)电磁波的传播不需要介质,在真空中,电磁波的传播速度跟光速相等,即3.0×108 m/s。 (3)电磁波具有波的共性,和机械波一样,能产生反射、折射、干涉、衍射现象,也是传播能量 的一种形式。 (4)电磁波的传播速度v=λf,不同频率的电磁波在同一种介质中传播,波速不同。 (5)电场贮存电场能,磁场贮存磁场能,电磁场贮存电磁能。电磁波的发射过程就是辐射能量 的过程。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 机械波 电磁波 周期性 位移随时间和空间做周期性 变化 电场强度E和磁感应强度B随 时间和空间做周期性变化 传播情况 传播需要介质,波速与介质有 关,与频率无关 传播无需介质,在真空中波速 等于光速c,在介质中传播时, 波速与介质和频率都有关 产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡激发 横波还是纵波 可能是横波,也可能是纵波 横波 干涉和衍射     可以发生干涉和衍射 3.电磁波与机械波的比较 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 疑难2 电磁振荡中各物理量的变化规律 讲解分析 1.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 物理量 过程 0~    ~    ~    ~T 放电过程 充电过程 放电过程 充电过程 q qm→0 0→qm qm→0 0→qm E Em→0 0→Em Em→0 0→Em i 0→im im→0 0→im im→0 B 0→Bm Bm→0 0→Bm Bm→0 能量 E电→E磁 E磁→E电 E电→E磁 E磁→E电 2.各物理量变化情况一览表 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 3.各物理量间的变化规律及对应关系 (1)同步同变关系 ①电容器上的电荷量q、板间电压U、电场强度E、电场能E电是同步同向变化的,即q↓→U ↓→E↓→E电↓(或q↑→U↑→E↑→E电↑)。 ②振荡线圈上的振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E磁是同步同向变化的,即i↓→B↓→E磁↓ (或i↑→B↑→E磁↑)。 (2)同步异变关系 电容器上的三个物理量q、E、E电与线圈中的三个物理量i、B、E磁是同步异向变化的,即q、 E、E电减小时,i、B、E磁同时增大,且它们的变化是同步的,即 q、E、E电↓ i、B、E磁↑。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 典例    (多选)如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上【1】,且电路中的电流正在 增强【2】,则此时 (　    ) A.a点电势比b点电势低 B.电容器两极板间场强正在减小 C.电路中电场能正在增大 D.线圈中磁场能正在增大 信息提取　【1】由安培定则可知电流方向从b到a。 【2】电容器正在放电。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 思路点拨　在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中,电容器上的物理量电荷量q、电场强 度E、电场能EE是同步变化的,即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)【3】;线圈上的物理量振 荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的,即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑) 【4】;电容器上的三个物理量q、E、EE增大时,线圈中的三个物理量i、B、EB减小,且它们的变 化是同步的。 解析　结合图中磁场的方向,根据安培定则可知,电流方向从b到a,此时电流正在增强,表明电 容器正在放电,所以下极板带正电,上极板带负电,a点电势比b点电势低,电容器两极板间场强 正在减小,电场能在减小(由【3】得到),电流增大,线圈中磁场能正在增大(由【4】得到)。故 A、B、D正确,C错误。 答案    ABD 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 疑难3 LC振荡电路的周期和频率 讲解分析 1.固有周期和固有频率:如果没有能量损耗,也不受其他外界条件影响,这时的周期和频率叫 作振荡电路的固有周期和固有频率,简称振荡电路的周期和频率。 2.影响电磁振荡的周期和频率的因素 (1)LC振荡电路的周期T=2π 和频率f= 只与线圈的自感系数L和电容器的电容C有 关,与其他因素无关。 (2)电容C与两极板正对面积S、板间距离d及两极板间电介质的相对介电常数εr有关,即根据 C= 判断;线圈的自感系数L与线圈的形状、横截面积、长短等因素有关。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 3.LC回路中各物理量的周期 (1)电感线圈和电容器在LC振荡电路中是能量的转换器,L或C越大,能量转换时间越长,故周 期也越长。 (2)回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC 振荡电路的振荡周期T=2π ,在一个周期内,上述各量方向改变两次;电容器极板上所带的 电荷量,其变化周期也是振荡周期T=2π ,极板上电荷的电性在一个周期内改变两次;电场 能、磁场能也在做周期性变化,但是它们的变化周期是振荡周期的一半,即T'= =π 。 第1讲　描述运动的基本概念 第4章 电磁波 $$