《电磁波的产生》课件2.ppt

《《电磁波的产生》课件2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电磁波的产生》课件2.ppt（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第3章 电磁波第1节 电磁波的产生1.1.交变电流是指交变电流是指_和和_都随时间做周期性变化的电流。都随时间做周期性变化的电流。2.2.平行板电容器电容的表达式：平行板电容器电容的表达式：。3.3.当一个线圈中的电流变化时，线圈本身激发出感应电动势，当一个线圈中的电流变化时，线圈本身激发出感应电动势，这种现象叫这种现象叫_。4.4.自感系数的大小与线圈的自感系数的大小与线圈的_、_、圈数以及是否有铁、圈数以及是否有铁芯等因素有关。芯等因素有关。大小大小方向方向自感自感大小大小形状形状一、电磁振荡一、电磁振荡1.1.振荡电流：振荡电流：大小和大小和_都周期性变化的电流。都周期性变化的电流。2.

2、2.振荡电路：振荡电路：产生产生_的电路。基本的振荡电路为的电路。基本的振荡电路为_。方向方向振荡电流振荡电流LCLC振荡电路振荡电路3.3.电磁振荡的过程分析：电磁振荡的过程分析：(1)(1)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增放电过程：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大，电容器极板上的电荷_，电容器两极板间的电场，电容器两极板间的电场逐渐减弱，电感线圈中的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为逐渐减弱，电感线圈中的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为_，振荡电流逐渐增大。放电完毕，电流，振荡电流逐渐增大。放电完毕，电流_，电，电场能全部转化为磁场能。场能全部转化为

3、磁场能。(2)(2)充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持流保持_逐渐减小，电容器将进行逐渐减小，电容器将进行_。电感。电感线圈中的磁场逐渐减弱，电容器两极板间的电场逐渐增强，磁线圈中的磁场逐渐减弱，电容器两极板间的电场逐渐增强，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。减小为零，磁场能全部转化为电场能。逐渐减少逐渐减少磁场能磁场能原来的方向原来的方向反向充电反向充电达到最大达到最大4.4.电磁振荡：电磁振荡：在在LCLC振荡

4、电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电路中，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也周期性交替振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替_，电场能和，电场能和磁场能相互磁场能相互_。5.5.电磁振荡的周期和频率：电磁振荡的周期和频率：(1)(1)一次全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的一次全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的_，由某方向的最大值再恢复到由某方向的最大值再恢复到_方向的最大值，就完成了一方向的最大值，就完成了一次全振荡。次全振荡。(2)(2)电磁振荡的周期电磁振荡的周期T T：完成一次：完成一次_的时间。的时间。(3)(3)电磁振荡

5、的频率电磁振荡的频率f f：在：在1 s1 s内完成内完成_的次数。的次数。变化变化转化转化电流电流同一个同一个全振荡全振荡全振荡全振荡6.LC6.LC振荡电路的周期和频率：振荡电路的周期和频率：(1)(1)公式：公式：T=_T=_，f=f=。(2)(2)单位单位:周期周期T T、频率、频率f f、自感系数、自感系数L L、电容、电容C C的单位分别是的单位分别是_、赫兹、赫兹HzHz、_、法拉、法拉F F。秒秒s s亨利亨利H H二、麦克斯韦的预言二、麦克斯韦的预言1.1.麦克斯韦电磁场理论：麦克斯韦电磁场理论：(1)(1)变化的磁场周围会产生电场。变化的磁场周围会产生电场。麦克斯韦提出，在

6、变化的磁场周围会激发出一种电场麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场_，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的_总是总是存在的，如图所示。存在的，如图所示。涡旋涡旋电场电场涡旋电场涡旋电场(2)(2)变化的电场周围会产生磁场。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，就会在其周围产生的电场发生变化，就会在其周围产生_，如图所示。，如图所示。涡旋磁场涡旋磁场(3)(3)变化的电场和磁场是相互联系的，形成一个不可分割的统变化的电场和磁场是相互联系的，形

7、成一个不可分割的统一场，这就是一场，这就是_。电磁场电磁场2.2.电磁波：电磁波：(1)(1)电磁波的产生：电磁波的产生：变化的电场周围产生变化的变化的电场周围产生变化的_，变化的磁场周围产生变化，变化的磁场周围产生变化的的_，变化的，变化的_和变化的和变化的_相互联系在一起，就会相互联系在一起，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。替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波。(2)(2)电磁波的特点：电磁波的特点：电磁波是电磁波是_，电磁波在空间传播不需要介质。，电磁波在空间传播不需要介

8、质。电磁波的波长、频率、波速的关系：电磁波的波长、频率、波速的关系：_。在真空中，。在真空中，电磁波的速度电磁波的速度c=_ m/sc=_ m/s。(3)(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。磁场磁场电场电场电场电场磁场磁场横波横波v=fv=f3.0103.0108 8三、赫兹实验三、赫兹实验1.1.赫兹实验原理图赫兹实验原理图(如图如图)：2.2.实验现象：实验现象：当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处_。也跳过火花也跳过火花3.3.现象分析：现象分析：火花在火花在A A、B B间来回跳动时间来回

9、跳动时,在周围空间建立了一个迅速变化的在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场电磁场,这种电磁场以这种电磁场以_的形式在空间传播。当电磁波经的形式在空间传播。当电磁波经过接收线圈时过接收线圈时,导致接收线圈产生感生电动势导致接收线圈产生感生电动势,使接收线圈两球使接收线圈两球间隙处产生电压间隙处产生电压,当电压足够高时当电压足够高时,两球之间就会产生火花放电两球之间就会产生火花放电现象。现象。4.4.实验结论：实验结论：赫兹实验证实了赫兹实验证实了_的存在。的存在。5.5.实验意义：实验意义：证明了证明了_的预言的预言,为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。的

10、实验基础。电磁波电磁波电磁波电磁波麦克斯韦麦克斯韦【思考辨析】【思考辨析】1.1.判断正误：判断正误：(1)LC(1)LC振荡电路的频率振荡电路的频率 。()()(2)(2)在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场。在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场。()()(3)(3)电磁波必须依靠介质来传播。电磁波必须依靠介质来传播。()()(4)(4)电磁波具有能量。电磁波具有能量。()()提示：提示：(1)(1)。LCLC振荡电路的周期振荡电路的周期 频率频率(2)(2)。根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生。根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，变化的磁场才

11、能产生电场；磁场，变化的磁场才能产生电场；(3)(3)。电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可。电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在介质中传播；以在介质中传播；(4)(4)。电磁波和其他波一样，可以传递信息和能量。电磁波和其他波一样，可以传递信息和能量。2.2.问题思考：问题思考：麦克斯韦电磁场理论的建立经历了怎样的发展过程？麦克斯韦电磁场理论的建立经历了怎样的发展过程？提示：提示：麦克斯韦电磁场理论的建立和实验验证，是麦克斯韦电磁场理论的建立和实验验证，是1919世纪物理世纪物理学领域最重要的事件之一。电磁场理论的建立，经历了学领域最重要的事件之一。电磁场理论的建立，经

12、历了“实践实践理论理论实践实践”这一科学发展的过程，是物理学发展史上这一科学发展的过程，是物理学发展史上的典型案例。的典型案例。一、电磁振荡中各物理量的对应变化关系一、电磁振荡中各物理量的对应变化关系1.1.用图像对应分析用图像对应分析i i、q q的变化关系，如图：的变化关系，如图：2.2.振荡过程中相关物理量的对应关系：振荡过程中相关物理量的对应关系：时时刻刻(时间时间)工作工作过过程程q qE Ei iB B能量能量0 0放放电电瞬瞬间间q qm mE Em m0 00 0E E电电最大最大E E磁磁最小最小放放电过电过程程q qm m00E Em m000i0im m0B0Bm mE

13、E电电EE磁磁放放电结电结束束0 00 0i im mB Bm mE E电电最小最小E E磁磁最大最大充充电过电过程程0q0qm m0E0Em mi im m00B Bm m00E E磁磁EE电电充充电结电结束束q qm mE Em m0 00 0E E电电最大最大E E磁磁最小最小时时刻刻(时间时间)工作工作过过程程q qE Ei iB B能量能量放放电过电过程程q qm m00E Em m000i0im m0B0Bm mE E电电EE磁磁放放电结电结束束0 00 0i im mB Bm mE E电电最小最小E E磁磁最大最大充充电过电过程程0q0qm m0E0Em mi im m00B B

14、m m00E E磁磁EE电电T T充充电结电结束束q qm mE Em m0 00 0E E电电最大最大E E磁磁最小最小3.3.几个关系：几个关系：(1)(1)同步同变关系。同步同变关系。在在LCLC振荡电路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：振荡电路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量电量q q、板间电压、板间电压U U、电场强度、电场强度E E、电场能、电场能E EE E是同步同向变化的，是同步同向变化的，即：即：qUEEqUEEE E(或或qUEEqUEEE E)振荡线圈上的物理量：振荡电流振荡线圈上的物理量：振荡电流i i、磁感应强度、磁感应强度B B、磁场能、磁场能E

15、EB B也也是同步同向变化的，即：是同步同向变化的，即：iBEiBEB B(或或iBEiBEB B)。(2)(2)同步异变关系。同步异变关系。在在LCLC振荡过程中，电容器上的三个物理量振荡过程中，电容器上的三个物理量q q、E E、E EE E与线圈中的与线圈中的三个物理量三个物理量i i、B B、E EB B是同步异向变化的，即是同步异向变化的，即q q、E E、E EE E同时减小同时减小时，时，i i、B B、E EB B同时增大，且它们的变化是同步的，即：同时增大，且它们的变化是同步的，即：q q、E E、E EE E i i、B B、E EB B。4.4.电磁振荡过程实质上是电场能

16、和磁场能的转化过程。电磁振荡过程实质上是电场能和磁场能的转化过程。同步异向变化同步异向变化【学而后思】【学而后思】(1)(1)在在LCLC振荡电路一次全振动的过程中，电容器充电几次？它振荡电路一次全振动的过程中，电容器充电几次？它们的充电电流方向相同吗？们的充电电流方向相同吗？提示：提示：充电两次，充电电流方向不相同。充电两次，充电电流方向不相同。(2)(2)在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，它们变在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，它们变化的周期还是化的周期还是 吗？吗？提示：提示：不是。电场能和磁场能都是标量，没有方向。从振荡过不是。电场能和磁场能都是标量，没有方向。从振

17、荡过程来看，每完成一次全振荡，磁场能和电场能都完成两次周期程来看，每完成一次全振荡，磁场能和电场能都完成两次周期性变化，所以其变化周期是振荡周期的一半，即周期为性变化，所以其变化周期是振荡周期的一半，即周期为【典例【典例1 1】(2013(2013徐州高二检测徐州高二检测)如图为如图为LCLC振荡电路中电容器振荡电路中电容器极板上的电荷量极板上的电荷量q q随时间随时间t t变化的图线。由图可知：变化的图线。由图可知：(1)t(1)t1 1时刻振荡电路的时刻振荡电路的_能最大；能最大；(2)t(2)t2 2t t3 3电路中电流正在电路中电流正在_(_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”);

18、”);_能正在向能正在向_能转化。能转化。【解题探究】【解题探究】(1)(1)请分析请分析q q、i i的最大与电场能、磁场能的大小的最大与电场能、磁场能的大小对应关系。对应关系。qq最大时最大时:_;:_;ii最大时最大时:_:_。(2)(2)试根据试根据q-tq-t图线画出图线画出i-ti-t图线。图线。提示提示:电场能最大，磁场能最小电场能最大，磁场能最小电场能最小电场能最小,磁场能最大磁场能最大【标准解答】【标准解答】(1)(1)在在LCLC振荡电路中，充电过程，电荷量增加，振荡电路中，充电过程，电荷量增加，电流减小，磁场能转化为电场能；电流减小，磁场能转化为电场能；t t1 1时刻电

19、荷量最大，电场能时刻电荷量最大，电场能最大；最大；(2)t(2)t1 1到到t t2 2，q q减小，电流增大。减小，电流增大。t t2 2到到t t3 3，q q增大，电流减小，电增大，电流减小，电容器充电，磁场能转化为电场能。容器充电，磁场能转化为电场能。答案答案:(1)(1)电场电场 (2)(2)减小减小 磁场磁场 电场电场【变式训练】【变式训练】(2013(2013郑州高二检测郑州高二检测)如图是如图是LCLC振荡电路产生的振荡电路产生的振荡电流随时间变化的图像，则振荡电流随时间变化的图像，则()()A.tA.t1 1时刻电容器充电完毕时刻电容器充电完毕B.tB.t2 2时刻电场能最大

20、时刻电场能最大C.tC.t1 1到到t t2 2时间内电场能向磁场能转化时间内电场能向磁场能转化D.tD.t3 3时刻电场能最大时刻电场能最大【解析】【解析】选选B B。由。由i-ti-t图像可知，图像可知，0 0t t1 1时间内电容器放电，时间内电容器放电，t t1 1时时刻电容器放电完毕，刻电容器放电完毕，A A错；错；t t1 1到到t t2 2时间内电容器充电，磁场能向时间内电容器充电，磁场能向电场能转化，电场能转化，t t2 2时刻电场能最大，时刻电场能最大，B B对对C C错；错；t t2 2到到t t3 3时间内电场时间内电场能向磁场能转化，能向磁场能转化，t t3 3时刻磁场

21、能最大，电场能为时刻磁场能最大，电场能为0 0，D D错。错。二、对二、对LCLC回路电磁振荡周期回路电磁振荡周期(频率频率)公式的理解公式的理解1.1.影响电磁振荡周期影响电磁振荡周期(频率频率)的因素：的因素：(1)(1)由电磁振荡的周期公式由电磁振荡的周期公式 知知,要改变电磁振荡的周要改变电磁振荡的周期和频率期和频率,必须改变线圈的自感系数必须改变线圈的自感系数L L或者电容器的电容或者电容器的电容C C。(2)(2)影响线圈自感系数影响线圈自感系数L L的因素的因素:线圈的匝数、有无铁芯及线圈线圈的匝数、有无铁芯及线圈的横截面积和长度。匝数越多的横截面积和长度。匝数越多,自感系数自感

22、系数L L越大越大,有铁芯的自感有铁芯的自感系数比无铁芯的大。系数比无铁芯的大。(3)(3)影响电容器电容的因素影响电容器电容的因素:两极板正对面积两极板正对面积S,S,两极板间介电常两极板间介电常数数,以及两板间距以及两板间距d d，由，由 (平行板电容器电容平行板电容器电容)，不难，不难判断判断、S S、d d变化时，电容变化时，电容C C的变化。的变化。2.LC2.LC回路中各物理量的变化周期：回路中各物理量的变化周期：LCLC回路中的电流回路中的电流i i、线圈中的磁感应强度、线圈中的磁感应强度B B、电容器极板间的电、电容器极板间的电场强度场强度E E的变化周期就是的变化周期就是LC

23、LC回路的振荡周期，即回路的振荡周期，即 在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量，其变化周期也是振荡周期 极板上电荷的电性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，在一个周期内改变两次。电场能、磁场能也在做周期性变化，但它们是标量，没有方向，所以变化周期但它们是标量，没有方向，所以变化周期TT是振荡周期是振荡周期T T的一的一半，即半，即【学而后思】【学而后思】(1)LC(1)LC振荡电路的周期和频率，是由什么决定的？振荡电路的周期和频率，是由什么决定的？提示：提示

24、：LCLC振荡电路的周期和频率由电路自身因素决定振荡电路的周期和频率由电路自身因素决定,即由电即由电路中电容器的电容和线圈的自感系数决定。路中电容器的电容和线圈的自感系数决定。(2)(2)如果要改变如果要改变LCLC振荡电路的振荡周期和频率，改变什么较为振荡电路的振荡周期和频率，改变什么较为方便？方便？提示：提示：一般来讲一般来讲,由于电容器两板间的正对面积的改变较为方由于电容器两板间的正对面积的改变较为方便，只需将可变电容器的动片旋出或旋入，便可改变电容便，只需将可变电容器的动片旋出或旋入，便可改变电容C C的的大小大小,所以通常用改变两板正对面积的方法改变所以通常用改变两板正对面积的方法改

25、变LCLC振荡电路的振荡电路的振荡周期和频率。振荡周期和频率。【典例【典例2 2】在在LCLC振荡电路中，如已知电容振荡电路中，如已知电容C C，并测得电路的固有，并测得电路的固有振荡周期为振荡周期为T T，即可求得电感，即可求得电感L L。为了提高测量精度，需多次改。为了提高测量精度，需多次改变变C C值并测得相应的值并测得相应的T T值。现将测得的六组数据标示在以值。现将测得的六组数据标示在以C C为横为横坐标，以坐标，以T T2 2为纵坐标的坐标纸上，即图中用为纵坐标的坐标纸上，即图中用“”“”表示的点，表示的点，如图所示。如图所示。(1)T(1)T、L L、C C的关系为的关系为_。(

26、2)(2)根据图中给出的数据点作出根据图中给出的数据点作出T T2 2与与C C的关系图线。的关系图线。(3)(3)求得求得L L的值是的值是_。(2 2取取10)10)【解题探究】【解题探究】(1)(1)试写出电磁振荡的周期公式。试写出电磁振荡的周期公式。提示提示:电磁振荡的周期公式电磁振荡的周期公式(2)T(2)T2 2与与C C的关系图线的斜率表示什么？的关系图线的斜率表示什么？提示提示:由由 得得T T2 2=4=42 2LCLC，所以，所以T T2 2与与C C的关系图线的斜的关系图线的斜率表示率表示442 2L L。【标准解答】【标准解答】(1)T(1)T、L L、C C的关系为的

27、关系为(2)(2)作图时，图线应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过作图时，图线应尽量通过或靠近比较多的数据点，不通过图线的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧图线的数据点应尽量较均匀地分布在图线的两侧,如图所示。如图所示。(3)(3)将将LCLC回路的固有周期公式回路的固有周期公式 变换成变换成T T2 2=4=42 2LC,LC,从从而认识到而认识到T T2 2-C-C图线为过坐标原点的直线图线为过坐标原点的直线(在本题中，横、纵坐在本题中，横、纵坐标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值标的起点不为零，图线在纵轴上有一正截距值)，图线的斜率，图线的斜率为为442 2L,L,从图线上取两点

28、求得斜率从图线上取两点求得斜率 计算计算出出L L的平均值为的平均值为0.035 1 0.035 1 0.040 0 H0.040 0 H范围内的某一数值。范围内的某一数值。答案：答案：(1)(2)(1)(2)见标准解答见标准解答(3)0.035 1 H(0.035 1(3)0.035 1 H(0.035 10.040 0 H0.040 0 H均正确均正确)【变式训练】【变式训练】图中电容器的电容都是图中电容器的电容都是410410-6-6 F F，电感都是，电感都是910910-4-4 H H。甲图中电键。甲图中电键K K先接先接a a，充电结束后将，充电结束后将K K扳到扳到b b；乙图中

29、；乙图中电键电键K K先闭合，稳定后断开。先闭合，稳定后断开。t=0t=0时刻，两图中时刻，两图中LCLC回路开始振荡。回路开始振荡。t=3.1410t=3.1410-4-4 s s时刻，时刻，C C1 1的上极板正在的上极板正在_(_(选填选填“充充”或或“放放”)”)电电,带带_(_(选填选填“正正”或或“负负”)”)电；电；L L2 2中的电流方向向中的电流方向向_(_(选填选填“左左”或或“右右”)”)，磁场能正在，磁场能正在_(_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”)”)。【解析】【解析】先由公式求出周期先由公式求出周期 =1.210 =1.210-4-4 s s，t=t=3.14

30、103.1410-4-4 s s时刻是开始振荡后的时刻是开始振荡后的 再看与甲图对应的再看与甲图对应的q-tq-t图像图像(以上极板带正电为正以上极板带正电为正)和与乙图对应的和与乙图对应的i-ti-t图像图像(以以LCLC回路回路中逆时针方向电流为正中逆时针方向电流为正)，图像都为余弦函数图像。在，图像都为余弦函数图像。在 时时刻，从甲图对应的刻，从甲图对应的q-tq-t图像看出，上极板正在充电；从乙图对图像看出，上极板正在充电；从乙图对应的应的i-ti-t图像看出，图像看出，L L2 2中的电流方向向左，正在增大，所以磁中的电流方向向左，正在增大，所以磁场能正在增大。场能正在增大。答案：答

31、案：充充 正正 左左 增大增大【变变式式备选备选】电电子子钟钟是利用是利用LCLC振振荡电荡电路来工作路来工作计时计时的，的，现发现现发现电电子子钟钟每天要慢每天要慢30s30s，造成，造成这这一一现现象的原因可能是象的原因可能是()A.A.电电池用久了池用久了B.B.振振荡电荡电路中路中电电容器的容器的电电容大了容大了C.C.振振荡电荡电路中路中线线圈的圈的电电感大了感大了D.D.振振荡电荡电路中路中电电容器的容器的电电容小了容小了【解析】【解析】选选B B、C C。LCLC振荡回路的周期振荡回路的周期 由此公式可由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其他因素无关。故知电子钟的周期

32、由电感和电容共同决定，与其他因素无关。故B B、C C正确，正确，A A、D D错误。错误。三、麦克斯韦电磁场理论三、麦克斯韦电磁场理论1.1.对麦克斯韦电磁场理论的理解：对麦克斯韦电磁场理论的理解：恒定的恒定的电场电场不不产产生磁生磁场场恒定的磁恒定的磁场场不不产产生生电场电场均匀均匀变变化的化的电场电场在周在周围围空空间产间产生生恒定的磁恒定的磁场场均匀均匀变变化的磁化的磁场场在周在周围围空空间产间产生生恒定的恒定的电场电场不均匀不均匀变变化的化的电场电场在周在周围围空空间产间产生生变变化的磁化的磁场场不均匀不均匀变变化的磁化的磁场场在周在周围围空空间产间产生生变变化的化的电场电场振振荡电

33、场产荡电场产生同生同频频率的振率的振荡荡磁磁场场振振荡荡磁磁场产场产生同生同频频率的振率的振荡电场荡电场2.2.对电磁场的理解：对电磁场的理解：变化的磁场在周围空间将产生涡旋电场变化的磁场在周围空间将产生涡旋电场,变化的电场在周围空变化的电场在周围空间将产生涡旋磁场。当变化的电场增强时间将产生涡旋磁场。当变化的电场增强时,磁感线沿某一方向磁感线沿某一方向旋转旋转,当变化的电场减弱时当变化的电场减弱时,磁感线将沿相反方向旋转磁感线将沿相反方向旋转,如果电如果电场不改变就不产生磁场。同理场不改变就不产生磁场。同理,减弱或增强的电场周围也将产减弱或增强的电场周围也将产生不同旋转方向的磁场。因此生不同

34、旋转方向的磁场。因此,变化的电场在其周围产生磁场变化的电场在其周围产生磁场,变化的磁场在其周围产生电场变化的磁场在其周围产生电场,一种场的突然减弱或增强一种场的突然减弱或增强,导致导致另一种场的产生。这样另一种场的产生。这样,周期性变化的电场、磁场相互激发周期性变化的电场、磁场相互激发,形形成的电磁场链一环套一环成的电磁场链一环套一环,如图所示。需要注意的是如图所示。需要注意的是,这里的电这里的电场和磁场必须是变化的场和磁场必须是变化的,形成的电磁场链环不可能是静止的形成的电磁场链环不可能是静止的,这种电磁场是无源场这种电磁场是无源场(既不是由电荷激发的电场既不是由电荷激发的电场,也不是由运动

35、也不是由运动电荷电荷电流激发的磁场电流激发的磁场),),并非简单地将电场、磁场相加并非简单地将电场、磁场相加,而而是相互联系、不可分割的统一整体。在电磁场示意图中是相互联系、不可分割的统一整体。在电磁场示意图中,电场电场E E矢量和磁场矢量和磁场B B矢量矢量,在空间相互激发时在空间相互激发时,相互垂直相互垂直,以光速以光速c c在空在空间传播。间传播。3.3.对电磁波的理解：对电磁波的理解：(1)(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速都等于光速)。(

36、2)(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。的，频率越高，波速越小。(3)v(3)vff中，中，f f是电磁波的频率，即为发射电磁波的是电磁波的频率，即为发射电磁波的LCLC振荡振荡电路的频率电路的频率:改变改变L L或或C C即可改变即可改变f f，从而改变电，从而改变电磁波的波长磁波的波长。【学而后思】【学而后思】(1)(1)变化的磁场一定产生变化的电场吗？变化的磁场一定产生变化的电场吗？提示：提示：均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变化的磁场在

37、周围空间产生变化的电场。化的磁场在周围空间产生变化的电场。(2)(2)电磁场与静电场、静磁场相同吗？电磁场与静电场、静磁场相同吗？提示：提示：电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割；静电场、电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割；静电场、静磁场单独存在。静磁场单独存在。(3)(3)电磁场中的电场线与静电场的电场线相同吗？电磁场中的电场线与静电场的电场线相同吗？提示：提示：不同，电磁场中的电场线是闭合曲线，静电场的电场线不同，电磁场中的电场线是闭合曲线，静电场的电场线是非闭合曲线。是非闭合曲线。【典例【典例3 3】按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的

38、是()()A.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的电场B.B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C.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周围产生均匀变化的电场D.D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场产生稳定的电场【解题探究】【解题探究】试回答麦克斯韦电磁场理论。试回答麦克斯韦电磁场理论。(1)

39、(1)恒定的电场恒定的电场(磁场磁场)周围周围:_:_。(2)(2)均匀变化的电场均匀变化的电场(磁场磁场)周围周围:_:_。(3)(3)不均匀变化的电场不均匀变化的电场(磁场磁场)周围周围:_:_。【标准解答】【标准解答】选选D D。由麦克斯韦电磁场理论可知，不变的电场周。由麦克斯韦电磁场理论可知，不变的电场周围不产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，振荡电场围不产生磁场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，振荡电场周围产生振荡磁场。故周围产生振荡磁场。故D D选项正确。选项正确。不产生磁场不产生磁场(电场电场)产生恒定的磁场产生恒定的磁场(电场电场)产生变化的磁场产生变化的磁场(电场电

40、场)【总结提升】【总结提升】麦克斯韦电磁场理论的两大支柱麦克斯韦电磁场理论的两大支柱变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。具体对麦克斯韦变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。具体对麦克斯韦电磁场理论的理解：电磁场理论的理解：(1)(1)稳定的磁场周围不产生电场，稳定的电场周围也不产生磁稳定的磁场周围不产生电场，稳定的电场周围也不产生磁场；场；(2)(2)均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，均匀变化的电场周均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；围产生稳定的磁场；(3)(3)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化

41、的电场产生变化的磁场；生变化的磁场；(4)(4)振荡振荡(即周期性变化即周期性变化)的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场。的电场产生同频率振荡的磁场。【变式训练】【变式训练】(2013(2013四川高考四川高考)下列关于电磁波的说法，正确下列关于电磁波的说法，正确的是的是()()A A电磁波只能在真空中传播电磁波只能在真空中传播B B电场随时间变化时一定产生电磁波电场随时间变化时一定产生电磁波C C做变速运动的电荷会在空间产生电磁波做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D D麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波

42、的存在【解析】【解析】选选C C。电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传。电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，故选项播，故选项A A错误；若电场随时间均匀变化，则不能产生电磁错误；若电场随时间均匀变化，则不能产生电磁波，故选项波，故选项B B错误；做变速运动的电荷会在空间激发磁场，从错误；做变速运动的电荷会在空间激发磁场，从而会在空间产生电磁波，故选项而会在空间产生电磁波，故选项C C正确；赫兹第一次用实验证正确；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故选项实了电磁波的存在，故选项D D错误。错误。【典例】【典例】在在LCLC振荡电路中，线圈的自感系数振荡电路中，线圈的自感系数L=2.

43、5 mHL=2.5 mH，电容，电容C=4 FC=4 F。(1)(1)该回路的周期是多大？该回路的周期是多大？(2)(2)设设t=0t=0时，电容器上电压最大，在时，电容器上电压最大，在t t1 1=9.010=9.010-3-3 s s时，通过时，通过线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是线圈的电流是增大还是减小？这时电容器是处在充电过程还是放电过程？放电过程？考查内容考查内容LCLC振荡电路的综合应用振荡电路的综合应用【标准解答】【标准解答】(1)(1)由电磁振荡的周期公式可得由电磁振荡的周期公式可得=6.2810=6.2810-4-4 s s(2)(2)因为因为t t1

44、1=9.010=9.010-3-3 s s，相当于，相当于14.3314.33个周期，而个周期，而由电磁振荡的周期性知，当由电磁振荡的周期性知，当t t1 1=9.010=9.010-3-3 s s时，时，LCLC回路中的电回路中的电磁振荡正在第二个磁振荡正在第二个 的变化过程中。的变化过程中。t=0t=0时，电容器上电压最时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图所示。第一个间的变化规律如图所示。第一个 内，电容器放电，电流由内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个零增至最大；第二个 内，电容

45、器反向充电，电流由最大减内，电容器反向充电，电流由最大减小到零。小到零。显然，在显然，在t t1 1=9.010=9.010-3-3 s s时，即在第二个时，即在第二个 内，线圈中的电流内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中。在减小，电容器正处在反向充电过程中。答案：答案：(1)6.2810(1)6.2810-4-4 s (2)s (2)见标准解答见标准解答对电磁波的理解误区对电磁波的理解误区误区误区1 1：误认为电磁波的传播需要介质：误认为电磁波的传播需要介质产生误区的原因是受机械波的传播需要介质的影响，电磁波本产生误区的原因是受机械波的传播需要介质的影响，电磁波本身是一种物质，

46、传播不需要介质。身是一种物质，传播不需要介质。误区误区2 2：误认为电磁波不能产生干涉、衍射：误认为电磁波不能产生干涉、衍射产生误区的原因是没有意识到干涉、衍射是波的特性，只要是产生误区的原因是没有意识到干涉、衍射是波的特性，只要是波就能产生干涉、衍射，电磁波是波，故也能产生干涉、衍射。波就能产生干涉、衍射，电磁波是波，故也能产生干涉、衍射。误区误区3 3：误认为只要是电场，其周围就能产生磁场：误认为只要是电场，其周围就能产生磁场产生误区的原因是没有理解麦克斯韦电磁场理论，正确的观点产生误区的原因是没有理解麦克斯韦电磁场理论，正确的观点是变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。是变化的磁场产生

47、电场，变化的电场产生磁场。【典例】【典例】(2013(2013温州高二检测温州高二检测)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是因为它们都可以在真空中传播是因为它们都可以在真空中传播B.B.变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场的电场C.C.电磁波是横波电磁波是横波D.D.麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验进行了验证麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验进行了验证选项选项情景与过程分析情景与过程分析判断判断

48、A A机械波不能在真空中传播机械波不能在真空中传播B B根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场一定根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场产生磁场，但不一定产生变化的磁场C C电磁波是由周期性变化的电场和周期性变化电磁波是由周期性变化的电场和周期性变化的磁场在空间传播形成的，电场和磁场的方的磁场在空间传播形成的，电场和磁场的方向均与传播方向垂直，电磁波是横波向均与传播方向垂直，电磁波是横波D D麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首先通麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首先通过实验进行了验证过实验进行了验证【解析】【解析】通过以下表格进行逐项分析：通过以下表格进行逐项分析：