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1、合作探究自主预习 第一节第一节 电磁振荡电磁振荡 第二第二节节 电磁场与电磁波电磁场与电磁波 合作探究自主预习 目标导航预习导引 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 一、电磁振荡的产生一、电磁振荡的产生 1.振荡电流和振荡电路 (1)振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流。 (2)振荡电路:产生振荡电流的电路。 (3)LC回路:由自感线圈和电容器组成的最简单的振荡电路。LC 回路里产生的振荡电流是按正弦或余弦规律变化的。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 2.电磁振荡的过程 放电过程:由于线圈的自感作用,放电电流由零逐渐增大,电容器 极板上的电荷逐渐减少,电容器里的电场逐渐
2、减弱,线圈的磁场逐 渐增强,电场能逐渐转化为磁场能,振荡电流逐渐增大,放电完毕,电 流达到最大,电场能全部转化为磁场能。 充电过程:电容器放电完毕后,由于线圈的自感作用,电流保持原 来的方向逐渐减小,电容器将进行反向充电,线圈的磁场逐渐减弱, 电容器里的电场逐渐增强,磁场能逐渐转化为电场能,振荡电流逐 渐减小,充电完毕,电流减小为零,磁场能全部转化为电场能。 此后,这样充电和放电的过程反复进行下去。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 3.电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中,电容器极板上的电荷量,电路中的电流,与振 荡电流相联系的电场和磁场都在周期性地变化,电场能和磁场能周 期性地转化。
3、合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 打开收音机的开关,转动选台旋钮,旋到使收音机收不到电台的 频道,然后开大音量。在收音机附近,将电池盒的两根引线反复碰 撞,你会听到收音机中发出“喀喀”的响声。为什么会产生这种现象 呢?打开电扇,将它靠近收音机,看看又会怎样。 提示 电磁波是由电磁振荡产生的,在收音机附近,将电池盒两引 线反复碰触,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的 电场,这样会发出电磁波,从而导致收音机中发出“喀喀”声。若将转 动的电扇靠近收音机,因为电扇中电动机内通有交变电流,电动机 的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 二、电
4、磁振荡的周期和频率二、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所用的时间。 2.电磁振荡的频率f:1 s内完成周期性变化的次数。 3.LC回路的周期(频率)公式。 周期、频率公式: 。其中,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)。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 三、麦克斯韦的电磁场理论及对电磁波的预言三、麦克斯韦的电磁场理论及对电磁波的预言 1.麦克斯韦电磁场理论的基本思想 英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上, 建立了完整的电磁场理论。可定性表述为变化的磁场产生电场, 变化的
5、电场产生磁场,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场,这就是电磁场。 2.电磁波的产生 如果在空间某区域有周期性变化的电场,这个变化的电场就会在 周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又会在较远的空 间引起周期性变化的电场于是,变化的电场和变化的磁场交替 产生,由近及远地向周围传播,形成了电磁波。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 3.电磁波的特点 (1)电磁波中电场和磁场相互垂直,电磁波在与两者均垂直方向传 播。因此,电磁波是横波。 (2)电磁波的传播不需要介质,电磁波在真空中传播的速度等于 光速c,光的本质是电磁波。 (3)机械波的一些规律也适用于电磁波,
6、如,波长的定义,波长、频 率(周期)和波速的关系,反射、折射、干涉、衍射等现象。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 4.电磁场的物质性 电磁场没有固定的形状和体积,也没有静止的质量,几个电磁场 可以同时占有同一空间;但电磁场具有运动质量、能量以及与其他 物质相互作用的属性。尽管电磁场看不见、摸不着,但它的确是一 种特殊的物质,它既具有物质一般的属性,也具有特殊的性质。 5.麦克斯韦电磁场理论的意义:实现了从经典物理学向现代物理 学的重大转折。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 一、电磁振荡的过程一、电磁振荡的过程 1.各物理量变化情况一览表 合作探究自主预习 一二三知识
7、精要典题例解迁移应用 2.振荡电流、极板带的电荷量随时间的变化图象 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 3.LC振荡电路的周期和频率 LC振荡电路的周期T和频率f只与自感系数L和电容C有关,与其 他因素无关。 式中的T、f、L、C的单位分别是秒、赫兹、亨利、法拉。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例1】 (多选)LC振荡电路中,通过P点的电流变化规律如图乙 所示(图中周期为2 s)。现规定沿顺时针方向的电流方向为正,则( ) A.0.5 s至1 s时间内,电容器充电 B.0.5 s至1 s时间内,电容器上极板带的是正电 C.1 s至1.5 s时间内,磁场能正在
8、转化为电场能 D.1 s至1.5 s时间内,下极板的电势高 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 思路分析解答本题的关键是充分理解振荡电流的图象及电容器 充电、放电的特点。 解析:由振荡电流的图象可知,在0.51 s的时间内,电流为正方向, 且电流值正在减小,由题意可知,顺时针方向为电流的正方向,则在 0.51 s的时间内,LC回路中的电流是沿顺时针方向的,而且电容器C 正在充电。可知在0.51 s的时间内电容器C的上极板带负电,下极 板带正电,选项A正确,B错误;再由振荡电流的图象知,在11.5 s的时 间内,电流的方向为负,且电流的值正在增大,由题意可知,此时间内 LC回路中的
9、电流是沿逆时针方向的,所以下极板的电势高,电场能 正在转化为磁场能,选项C错误,D正确。 答案:AD 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 下图为某时刻LC振荡电路中电容器电场的方向和电流的方向,则 下列说法中正确的是( ) A.电容器正在放电 B.电感线圈的磁场能正在减少 C.电感线圈中的电流正在增大 D.电容器的电场能正在减少 答案:B 解析:由题图知,电路中电流方向为逆时针方向,电容器被充电,电 场能增加,电感线圈中的电流正在减小,电感线圈的磁场能正在减 少,A、C、D错误。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用
10、二、麦克斯韦电磁场理论二、麦克斯韦电磁场理论 对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.恒定的电场不产生磁场;恒定的磁场不产生电场。 2.均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场;均匀变化的电场 在周围空间产生恒定的磁场。 3.周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场;周期性变 化的磁场产生同频率的周期性变化的电场。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例2】 关于电磁场理论,以下说法正确的是( ) A.在电场周围一定会产生磁场 B.任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场 C.均匀变化的电场会产生变化的磁场 D.周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场 思路分析记住并理解麦克斯韦电磁
11、场理论是解决本问题的关键。 解析:变化的电场周围一定产生磁场,但若电场不发生变化,则不 能在周围空间产生磁场,选项A错误;均匀变化的电场只能在周围空 间产生稳定的磁场,只有不均匀变化的电场才能在周围空间产生变 化的磁场,选项B、C错误;周期性变化的电场(或磁场)在周围空间 产生周期性变化的磁场(或电场),选项D正确。 答案:D 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 (多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( ) A.在电场的周围空间,一定存在着和它联系着的磁场 B.在变化的电场周围空间,一定存在着和它联系着的磁场 C.恒定电
12、流在其周围不产生磁场 D.恒定电流周围存在着稳定的磁场 答案:BD 解析:电场按其是否随时间变化分为稳定电场(静电场)和变化电 场(如运动电荷形成的电场),稳定电场不产生磁场,只有变化的电场 周围空间才存在对应的磁场,故B选项对,A选项错;恒定电流周围存 在稳定磁场,磁场的方向可由安培定则判断,D选项对,C选项错。故 正确选项为B、D。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 三、电磁波三、电磁波 机械波与电磁波的比较 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 【例3】 下列关于电磁波的说法正确的是( ) A.均匀变化的磁场能
13、够在空间产生电场 B.电磁波在真空和介质中的传播速度相同 C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波 D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播 思路分析解答本题的关键是能够理解电磁波的形成和特点。 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 解析:如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是恒 定的,不能产生新的电场(或磁场),因而不能产生电磁波,选项A正 确,C错误;电磁波的传播速度跟介质有关,频率由波源决定,同一频 率的电磁波在不同介质中波长不同,由v=f知不同介质中波的传播 速度不同,选项B错误;波发生衍射现象时不再沿直线传播,波发生 明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸大小跟光的
14、波长差不多 或比波长还要小,选项D错误。 答案:A 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二三知识精要典题例解迁移应用 下列关于电磁波的说法中,正确的是( ) A.电磁波只能在真空中传播 B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 答案:C 解析:电磁波在真空和介质中都可以传播,A错;均匀变化的电场 不会产生电磁波,B错;做变速运动的电荷,形成变化的磁场,如果电 荷的运动满足一定的条件,则变化的磁场可以产生变化的电场,从 而产生电磁波,C对;麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,赫兹第一 次用实验证明了电磁波的存在,D错。