1、,高中物理选修3-4教科版,第三章 电磁振荡 电磁波 3.2 电磁场和电磁波,目标定位 1.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.2.了解阻尼振荡和无阻尼振荡.3.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.4.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,一、电磁振荡 1振荡电流的产生 电磁振荡(1)振荡电流和振荡电路振荡电流：大小和 都随时间做周期性迅速变化的电流振荡电路：能够产生 的电路由 和组成的电路是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路,预习导学,方向,振荡电流,线圈L,电容器C,(2)电磁振荡的过程 放电过程：由于电感线
2、圈对交变电流的阻碍作用，放电电流由零逐渐增大，线圈产生的磁场 ，电容器里的电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能放电完毕后， 全部转化为 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 继续流动，电容器将进行 ，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场 ，磁场能逐渐转化为电场能充电完毕，电流减小为零， 全部转化为 . 此后电容器再放电，再充电,预习导学,逐渐增强,电场能,磁场能,原来的方向,反向充电,逐渐增强,磁场能,电场能,(3)电磁振荡 电容器不断地充电和放电，电路中就出现了 变化的振荡电流，这种现象叫做电磁振荡,预习导学,周期性,2无阻尼振荡和阻尼振荡(1)在电磁振荡中，如果没有 ，振
3、荡将永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远 ，这种振荡叫做无阻尼振荡，如图311(甲),预习导学,能量损失,保持不变,图311,(2)由于电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成 ，还有一部分能量以电磁波的形式 到周围空间去了这样，振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅 ，直到停止振荡这种振荡叫做阻尼振荡如图311(乙),预习导学,内能,辐射,逐渐减小,预习导学,周期性变化,次数,无阻尼,二、电磁场和电磁波 1麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场 2电磁场如果在空间某区域有 的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化
4、的 ，这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场,预习导学,不均匀变化,磁场,3电磁波(1)产生：由 的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波(2) 在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年物理学家 第一次用实验证实了电磁波的存在 还运用自己精湛的实验技术测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度，证实了这个速度等于 ,预习导学,变化,麦克斯韦,赫兹,赫兹,光速,(3)电磁波的波长，波速v和周期T、频率f的关系：vT . (4)电磁波在真空中的传播速度v .,
5、预习导学,一、电磁振荡中各物理量的变化情况如图312所示,课堂讲义,课堂讲义,图312,课堂讲义,【例1】 某时刻LC振荡电路的状态如图313所示，则此时刻 ( )A振荡电流i在减小B振荡电流i在增大C电场能正在向磁场能转化D磁场能正在向电场能转化,图313,课堂讲义,解析 图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确 答案 AD,课堂讲义,二、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
6、，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场； 3振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场,课堂讲义,【例2】 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,课堂讲义,针对训练 某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，
7、能发射电磁波的电场是 ( ),课堂讲义,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，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波 答案 D,课堂讲义,课堂讲义,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
8、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，例如地震波,课堂讲义,【例3】 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,课堂讲义,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，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确 答案 BCD 借题发挥 机械波的传播速度完全由介质决定，而电磁波的传播速度是由介质和频率共同决定.,
