《2018-2019版高中物理 第3章 電磁場與電磁波 3.1 麥克斯韋的電磁場理論 3.2 電磁波的發(fā)現(xiàn)課件 滬科版選修3-4.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第3章 電磁場與電磁波 3.1 麥克斯韋的電磁場理論 3.2 電磁波的發(fā)現(xiàn)課件 滬科版選修3-4.ppt(39頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3章 電磁場與電磁波,3.1 麥克斯韋的電磁場理論 3.2 電磁波的發(fā)現(xiàn),[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.了解麥克斯韋電磁場理論的兩大基本論點,能從這兩個基本論點出發(fā)分析簡單問題. 2.知道麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在及其在物理學(xué)發(fā)展史上的意義. 3.知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在. 4.了解什么叫電磁振蕩,了解LC回路中電磁振蕩的產(chǎn)生過程及其固有周期(頻率). 5.了解有效發(fā)射電磁波的兩個條件,知道電磁波的特點及其與機(jī)械波的異同.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.法拉第創(chuàng)造性地用“ ”和“ ”的概念來描述電荷之間、磁體
2、之間以及電與磁之間的相互作用. 2.電磁場理論的兩大支柱:(1) ;(2)_____________ . 3.赫茲用實驗證明了麥克斯韋 的正確性. 4.電磁振蕩 (1)振蕩電流:大小和 都做周期性變化的電流.,力線,場,變化的電場產(chǎn),變化的磁場產(chǎn)生電場,生磁場,電磁場理論,方向,(2)振蕩電路:能夠產(chǎn)生 的電路.圖1就是一種基本的振蕩電路,稱為LC振蕩電路. (3)電磁振蕩:在振蕩電路中,電路中的 、電容器極板上的 、電容器中的 和線圈中的 都要發(fā)生 的變化,這種現(xiàn)象叫做電磁振蕩.,振蕩電流,電流,電荷,電場強(qiáng)度,磁感應(yīng)強(qiáng)度,周期性
3、,圖1,5.電磁波的特點 (1)電磁波是 ; (2)電磁波在真空中的傳播速度等于 ,約為 m/s; (3)電磁波具有波的一般特征,波長λ、頻率f、周期T和波速v之間的關(guān) 系為v= = ; (4)電磁波也具有 .,橫波,3.0108,光在真空中的傳播速度c,能量,λf,重點探究,一、電磁場理論的兩大支柱,[導(dǎo)學(xué)探究] 1.如圖2所示,當(dāng)磁棒相對一閉合線圈運(yùn)動時,線圈中的電荷做定向移動,是因為受到什么力的作用?若把閉合線 圈換成一個內(nèi)壁光滑的絕緣環(huán)形管,管內(nèi)有 直徑略小于環(huán)內(nèi)徑的帶正電的小球,則磁棒 運(yùn)動過程中會有什么現(xiàn)象?小球受到的是什 么力?,答案 電
4、荷受到電場力作用做定向移動.當(dāng)磁棒運(yùn)動時,帶電小球會做定向滾動,小球受到的仍然是電場力.,圖1,答案,2.以上現(xiàn)象說明什么問題?,答案 空間磁場變化,就會產(chǎn)生電場,與有沒有閉合線圈無關(guān).,答案,3.在如圖3所示的含有電容器的交流電路中,電路閉合時,電路中有交變電流,導(dǎo)線周圍存在磁場.那么在這個閉合電路的電容器中有電流嗎?電容器兩極板間存在磁場嗎?,答案 電容器中無電流,兩極板間存在磁場.,答案,圖3,[知識深化] 1.電磁場理論的兩大支柱 (1)變化的磁場產(chǎn)生電場; (2)變化的電場產(chǎn)生磁場.,2.對麥克斯韋電磁場理論的理解,例1 (多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是 A.在電場的
5、周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場 B.在變化的電場周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場 C.恒定電流在其周圍不存在磁場 D.恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場,解析,√,答案,√,解析 電場按其是否隨時間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運(yùn)動電荷形成的電場),穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場,只有變化的電場周圍空間才存在對應(yīng)的磁場,故B對,A錯; 恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場,磁場的方向可由安培定則判斷,D對,C錯.,二、電磁振蕩,[導(dǎo)學(xué)探究] 把自感線圈、可變電容器、示波器、電源和單刀雙擲開關(guān)按圖4連成電路.先把開關(guān)置于電源一邊,為電容器充電,稍后再把開關(guān)置于線圈一邊,使電容器通過線圈放電.,圖4,1.在
6、示波器顯示屏上看到的是電流的圖像還是線圈兩端電壓的圖像?是什么形狀的圖像?,答案 示波器呈現(xiàn)的是線圈兩端電壓的圖像.圖像呈周期性變化,類似家庭電路所用的交流電.,答案,2.調(diào)節(jié)電容器電容的大小,圖像如何變化?,答案 電容變小時,圖像周期變小;電容變大時,圖像周期變大.,答案,[知識深化] 1.電磁振蕩的過程如圖5所示,圖6是電路中的振蕩電流、電容器極板帶電荷量隨時間的變化圖像.,圖5,圖6,2.各物理量的變化情況,[延伸思考] 為什么放電完畢時,電流反而最大?,答案 開始放電時,由于線圈的自感作用,放電電流不能瞬間達(dá)到最大值,而是逐漸增大,隨著線圈的阻礙作用減弱,放電電流增加變快,當(dāng)放電完畢時
7、,電流達(dá)到最大值.,答案,例2 如圖7所示為LC振蕩電路中電容器的極板帶電荷量隨時間變化曲線,下列判斷中正確的是 ①在b和d時刻,電路中電流最大 ②在a→b時間內(nèi),電場能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿?③a和c時刻,磁場能為零 ④在O→a和c→d時間內(nèi),電容器被充電 A.只有①和③ B.只有②和④ C.只有④ D.只有①②和③,圖7,√,答案,解析,解析 a和c時刻是充電結(jié)束時刻,此時刻電場能最大,磁場能最小為零,③正確; b和d時刻是放電結(jié)束時刻,此時刻電路中電流最大,①正確; a→b是放電過程,電場能轉(zhuǎn)化為磁場能,②正確; O→a是充電過程,而c→d是放電過程,④錯誤.,三、電磁波的發(fā)射,[導(dǎo)學(xué)探究]
8、如今在我們周圍空間充滿了各種頻率不同、傳遞信息各異的電磁波,你知道這些電磁波是如何發(fā)射出去的嗎?,答案 由巨大的開放電路發(fā)射出去的.,答案,[知識深化] 1.有效地向外發(fā)射電磁波時,振蕩電路必須具有的兩個特點: (1)利用開放電路發(fā)射電磁波. (2)提高振蕩頻率. 2.實際應(yīng)用的開放電路(如圖8),線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連,這條導(dǎo)線叫地線;線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連.,圖8,例3 要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng),應(yīng)該采取的措施是 A.增加輻射波的波長 B.使振蕩電容的正對面積足夠小 C.盡可能使電場和磁場分散開 D.增加回路中的電容和電感,解析,√,答案,四、電磁波及其與機(jī)械
9、波的比較,[導(dǎo)學(xué)探究] 電磁波是電磁現(xiàn)象,機(jī)械波是力學(xué)現(xiàn)象,兩者都具有波的特性,但它們具有本質(zhì)的不同,你能舉例說明嗎?,答案 例如機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)的存在,但電磁波的傳播則不需要介質(zhì).,答案,[知識深化] 電磁波與機(jī)械波的比較,例4 (多選)以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中,正確的是 A.機(jī)械波和電磁波,本質(zhì)上是一致的 B.機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān),而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有 關(guān),而且與電磁波的頻率有關(guān) C.機(jī)械波可能是縱波,而電磁波必定是橫波 D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象,√,答案,√,√,解析 機(jī)械波由振動產(chǎn)生;電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生,機(jī)械波是能量
10、波,傳播需要介質(zhì),速度由介質(zhì)決定,電磁波是物質(zhì)波,波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定;機(jī)械波有橫波,也有縱波,而電磁波一定是橫波,它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象,故選項B、C、D正確.,解析,,課堂要點小結(jié),1.麥克斯韋的電磁場理論,法拉第的貢獻(xiàn),電磁場理論 的兩大支柱,,場 力線,,預(yù)言:空間存在電磁波,變化的磁場產(chǎn)生電場 變化的電場產(chǎn)生磁場,,2.電磁波的發(fā)現(xiàn),赫茲實驗:證明了電磁場理論的正確性,電磁振蕩,,有效發(fā)射電磁波時電路具備的兩個特點,LC振蕩電路,,LC振蕩電路的周期和頻率,,T=2π,f=,振蕩過程,,充電過程,,電荷量逐漸減少 電流逐漸增大,放電過程,,電荷量逐漸增
11、多 電流逐漸減小,,開放電路 高頻振蕩,電磁波的特點,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.下列說法中正確的是 A.任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場,振蕩磁場在周圍空 間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場 B.任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場,振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率 的振蕩磁場 C.任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場,振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生 同頻率的振蕩磁場 D.電場和磁場總是相互聯(lián)系著,形成一個不可分割的統(tǒng)一體,即電磁場,√,答案,解析,1,2,3,解析 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,如果電場(磁場)的變化是均勻的,產(chǎn)生的磁場(電場)是恒定的;如果電場(磁場)的變化是不均勻的,產(chǎn)生的磁場(電場)是變
12、化的;振蕩電場(磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(電場);周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯(lián)系著,形成一個不可分割的統(tǒng)一體,即電磁場.故選C.,2.(多選)關(guān)于電磁波的特點,下列說法正確的是 A.電磁波中的電場和磁場互相垂直,電磁波沿與二者垂直的方向傳播 B.電磁波是橫波 C.電磁波的傳播不需要介質(zhì),是電場和磁場之間的相互感應(yīng) D.電磁波不具有干涉和衍射現(xiàn)象,1,2,3,√,答案,解析,√,√,解析 電磁波是橫波,其E、B、v三者互相垂直.電磁波也是一種波,它具有波的特性,因此A、B、C正確,D錯.,1,2,3,3.(多選)如圖9所示,L為一電阻可忽略的線圈,D為一燈泡,C為電容器,開關(guān)S處于閉合狀態(tài),燈泡D正常發(fā)光,現(xiàn) 突然斷開S,并開始計時,能正確反映電容器a 極板上電荷量q及LC回路中電流i(規(guī)定順時針方 向為正)隨時間變化的圖像是(圖中q為正值表示 a極板帶正電),解析,圖9,√,答案,√,1,2,3,解析 S斷開前,電容器C短路,線圈中電流從上到下,電容器不帶電;S斷開時,線圈L中產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流減小,給電容器C充電,此時LC回路中電流i沿順時針方向(正向)最大;給電容器充電過程,電容器帶電荷量最大時(a板帶負(fù)電),線圈L中電流減為零.此后,LC回路發(fā)生電磁振蕩形成交變電流.綜上所述,選項B、C正確.,