第四章 第1讲.docx

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1、第1讲　电磁波的发现　电磁振荡[目标定位]　1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质.3.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率．一、电磁波的发现1．伟大的预言(1)麦克斯韦电磁场理论的基本观点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(2)如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及

2、远向周围传播，形成了电磁波．2．电磁波(1)根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波．(2)电磁波在真空中传播的速度等于光速c，麦克斯韦指出了光的电磁本质．3．赫兹的电火花赫兹做了一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象．并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度．这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波．想一想　空间存在如图1所示的电场，那么在空间能不能产生磁

3、场？在空间能不能形成电磁波？图1答案　如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波．二、电磁振荡1．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．最简单的振荡电路为LC振荡电路．(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

4、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．2．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：1s内完成的周期性变化的次数．(3)LC电路的周期T、频率f与自感系数L、电容C的关系是

5、T＝2π、f＝.一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1．恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场；2．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；3．周期性变化的磁场在周围空间产生同频率周期性变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同频率周期性变化的磁场．例1　关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　)A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变

6、化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析　根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场．答案　D针对训练　某电路中电场随时间变化的图象如下列各图所示，能发射电磁波的电场是(　　)解析　图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一

7、个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波．答案　D二、电磁波与机械波的比较1．电磁波和机械波的共同点(1)二者都能产生干涉和衍射．(2)二者在不同介质中传播时频率不变．(3)二者都满足波的公式v＝＝λf.2．电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．(2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质．(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，

8、例如地震波．例2　以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　　)A．机械波和电磁波，本质上是一致的B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象解析　机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波