高中物理第14章电磁波 1-2 电磁波的发现电磁振荡课件新人教版选修3-4

2019高中物理第十四章第1、2节电磁波的发现电磁振荡课件新人教版选修3_4

充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。 (3)实际的 LC 振荡是阻尼振荡：电路中有电阻，振荡电流通过
时会有热量产生，另外还会有一部分能量以电磁波的形式辐
射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。
[说明] 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的变化，电场能和磁场能周期性的转化。类比单摆摆动过程中的能量转化来分析电磁振荡过程中的能量转化情况：电容器充电时相当于摆球从平衡位置被拉到最高点，电场能相当于摆球势能，磁场能相当于摆球动能。电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，相当于摆球由最高点向平衡位置运动，摆球势能转化为动能。电容器放电结束，电场能全部转化为磁场能，相当于摆球到达平衡位置时摆球势能全部转化为动能。
(2)同步异变关系
在 LC 振荡过程中，电容器上的三个物理量 q、E、
EE 与线圈中的三个物理量 i、B、EB 是同步异向变化的，
即 q、E、EE 同时减小时，i、B、EB 同时增大，且它们的
同步异向变化
变化是同步的，即 q、E、EE↑
i、B、EB↓。
(3)物理量的等式关系线圈上的振荡电流 i＝ΔΔqt ，自感电动势 E＝L·ΔΔit，振荡周期 T＝2π LC。
(4)极值、图象的对应关系如图所示，i＝0 时，q 最大，E 最大，EE 最大，E 自 (E 自为自感电动势)最大。
q＝0 时，i 最大，B 最大，EB 最大，EE＝0。对于电场 E 与磁场 B 以及电场能 EE 与磁场能 EB 随时间的变化图象也有这样的对应关系，图象能直观地反映同步异变关系和极值对应关系。
四、电磁振荡的周期和频率┄┄┄┄┄┄┄┄④
1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2．频率：1 s 内完成的周期性变化的次数。

2019_2020学年高中物理第十四章第1节电磁波的发现第2节电磁振荡课件新人教版选修3_4

3．赫兹的电火花 (1)_赫__兹___通过实验证实了电磁波的存在． (2)赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，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，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．
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)电磁振荡的过程在 LC 振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能 _周__期__性 ___相互转化的过程．
电磁振荡过程中各物理量的变化
1．各物理量变化情况一览表
时刻工作
(时间) 过程
q
E
i
B
能量
0→T4 T4→T2 T2→34T 34T→T
放电过程充电过程放电过程充电过程
qm→0 0→qm qm→0 0→qm
Em→ 0 im→ 0 0→ im im→ 0
0→Bm Bm→0 0→Bm Bm→0
E 电→E 磁 E 磁→E 电 E 电→E 磁 E 磁→E 电
2.振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图象
如图所示为 LC 振荡电路中电容器的极
板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的
是( )
①在 b 和 d 时刻，电路中电流最大
判一判 (1)电磁波是横波．( √ ) (2)麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在．( √ ) (3)变化的电场产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场．( × ) (4)在 LC 振荡电路中，回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大．( √ )

高中物理第十四章电磁波第1节电磁波的发现第2节电磁振荡课堂达标新人教版选修3-4

学习资料专题第十四章第1节电磁波的发现第2节电磁振荡1．(四川省广安市2017年高二下学期期末)关于机械波与电磁波的说法中，正确的是( C ) A．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，所以它们本质是相同的B．麦克斯韦认为，变化的电场一定能产生电磁波C．机械波在介质中的波速与波的频率无关，电磁波在介质中的波速与波的频率有关D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息解析：电磁波是磁场与电场的相互转换从而向前传播；机械波是物质的实际往复运动而产生的，两者本质不同，A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，而稳定的磁场不会产生电场，B 错误；机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关．电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，C正确；机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，D错误。

2．(多选)(内蒙古包头九中2017年高二下学期期中)如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路的电流正在增强，则此时( AB )A．a点电势比b点低B．电容器两极板间场强正在减小C．电路中电场能正在增大D．线圈中感应电动势正在增大解析：结合图中的磁场的方向，根据安培定则，线圈中的电流从b到a，此时电流正在增强，表明电容器正在放电，所以下板带正电，上板带负电．a点电势比b点低，电容器两极板间场强正在减小，电场能在减小，电流放电变慢，线圈中感应电动势变小。

故AB正确，CD错误。

故选：AB。

3．(安徽省合肥市部分重点高中2017年高三模拟)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。

如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球。

已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( D )A ．0B ．12r 2qkC ．2πr 2qkD ．πr 2qk 解析：感生电场是涡旋场，电荷在运动过程中，电场力始终做功。

高中物理第十四章电磁波12电磁波的发现电磁振荡课件新人教版选修3

解析：图 A 是稳定的电场，不能产生磁场，图 B 与图 C 是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波；图 D 是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波．故应选 D.
4．电磁波在传播时，不变的物理量是( B )
A．振幅
B.频率 C．波速 D.波长
A．t1 时刻电感线圈两端电压最大 B．t2 时刻电容器两极间电压为零 C．t1 时刻电路中只有电场能 D．t1 时刻电容器带的电荷量为零
解析：
由图象知，计时开始时，电容器两极板带的电荷量最大，电流为零，电容器放电开始，根据电流随时间的变化规律，可以画出 q-t 图象(在图中用虚线表示)．由图象分析可知：t1 时刻，电容器上电荷量为零，电势差为零，电场能为零，故 D 项正确，A、C 两项错误；t2 时刻电容器电荷量 q 最大，两板间电势差最大，B 项错误．
6.为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器 C 置于储罐中，电容器可通过开关 S 与线圈 L 或电源相连，如图所示．当开关从 a 拨到 b 时，由 L 与 C 构成的回路中产生周期 T＝2π LC的振荡电流．当罐中的液面上升时( BC )
A．电容器的电容减小 B．电容器的电容增大 C．LC 回路的振荡频率减小 D．LC 回路的振荡频率增大
解析：由周期公式 T＝2π LC可知，T 与 q 无关；插入铁芯，L 变大，T 变大，由 C＝4επrkSd知，S 增大，T 增大，而 d 增大，T 减小．
6．(多选)一台电子钟，是利用 LC 振荡电路来制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快 1 min，造成这种现象的可能原因是 ( BCD )

高中物理第14章电磁波第1节、第2节电磁波的发现电磁振荡课件新人教版选修3-4

(多选)如图表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是( )BCD
A．电容器正在充电 B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大
解题指导：
自感电动势正在阻碍电流增大
↑
由磁场方向结合电容器极板带电
(√ ) (6)改变振荡电路中电容器的电容或线圈的电感，就可以改变振荡电路的周
期。( √ )
『选一选』 (多选)一台电子钟，是利用LC振荡电路来制成的，在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min，造成这种现象的可能原因是(BCD)
A．L不变C变大了
B．L不变C变小了
C．L变小了C不变 D．L、C均减小了
课内互动探究
探究一对麦克斯韦电磁场理论及电磁波的理解
如图所示是赫兹实验的装置示意图，请问赫兹通过此实验装置证实了什么问题？
提示：实验演示了电磁波的发射和接收，验证了麦克斯韦电磁场理论。
一、电磁场 1．电磁场理论的核心之一变化的磁场产生电场。 2．电磁场理论的核心之二变化的电场产生磁场。 3．麦克斯韦电磁波理论的理解 (1)恒定的电场不产生磁场。 (2)恒定的磁场不产生电场。 (3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场。
解题指导：在理解麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场(恒定磁场)不产生磁场(电场)，还要注意根据电场或磁场的变化情况来确定会产生什么样的磁场或电场。
解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，只有选项D正确。
〔对点训练1〕 (多选)(2018·山东济南市高三模拟)各磁场的磁感应强度B 随时间t变化的情况如图所示，其中能产生持续电磁波的是( BD )

2020_2021学年高中物理第十四章电磁波1电磁波的发现2电磁振荡课件新人教版选修3_4

【思考辨析】
(1) 即使在变化的磁场中没有闭合的电路，同样会产生电场．( √ )
(2)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场．( √ )
(3)电磁波是纵波，传播需要介质．( × ) (4)电磁波在介质中的传播速度与介质和频率有关．( √ ) (5)电磁振荡的一个周期内，电场能的变化周期与电流变化周期相同．( × ) (6) 赫兹在验证电磁波的实验中只是证实了电磁波的存在．( × )
要点二电磁波与机械波的比较
电磁波与机械波的比较
机械波
电磁波
移随时间和空间做周期电场强度 E 和磁感应强度 B 随
性性变化
时间和空间做周期性变化
传播情况
传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关
传播无需介质，在真空中波速总等于光速 c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
(1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里将会产生_感__应__电__流_．
(2)麦克斯韦对现象的分析：回路中，有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了__电__场____，自由电荷在这__个__电__场__作用下发生了 ___定__向___移动．
该现象的实质：变化的___磁__场___产生了电场．
【答案】 D
变式训练 2 (多选)关于电磁波与声波的说法，下列正确的是
() A．电磁波是电磁场由发生的区域向远处传播，声波是声源的
振动向远处传播 B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质 C．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波传
播速度变大 D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长

高中物理第十四章电磁波14.1电磁波的发现课件新人教版选修340829361

变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,只有D项正
确。
答案：D
第十八页，共22页。
类型
(lèixíng)一
类型
(lèixíng)
二
题后反思(fǎn sī)(1)“变化的磁场产生电场”的含义
①恒定的磁场不产生电场。
②均匀变化的磁场产生恒定的电场。
③非均匀变化的磁场产生变化的电场。
④振荡的磁场产生同频率的振荡电场。 Nhomakorabea)
A.电磁波是由电磁场发生振荡的区域向远处传播,声波是声源的振动
向远处传播
B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质
C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变
大
D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小
点拨：在理解的基础上记住电磁波与机械波的区别与联系是分析问题
变化的磁场产生了电场,自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
第三页，共22页。
1
2
3
该现象的实质:变化的磁场产生了电场。
(2)变化的电场产生磁场
麦克斯韦大胆地假设(jiǎshè),既然变化的磁场能产生电场,变化的
电场也会在空间产生磁场。
第四页，共22页。
1
2
3
变化的磁场所产生电场(diàn chǎng)的电场(diàn chǎng)线和以前所学静电场
频率无关
传播不需要介质,在真空中波速总
是 c,在介质中传播时,波速与介质
及频率都有关系
第十五页，共22页。
一
二
三
项目机械波
产
生
电磁波
由质点(波源)的振动产由周期性变化的电流(电磁振荡)激

高中物理第14章电磁波第1节电磁波的发现第2节电磁振荡课件4高二选修34物理课件

5．如图所示为 LC 振荡电路中电容器的极板带电荷量随时间变化曲线，下列判断中正确的是( )
12/9/2021
第二十四页，共三十页。
①在 b 和 d 时刻，电路中电流最大
②在 a→b 时间内，电场能转变为磁场能
③a 和 c 时刻，磁场能为零
④在 O→a 和 c→d 时间内，电容器被充电
A．只有①和③
12/9/2021
第十九页，共三十页。
要点三电磁振荡
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 19 ___方__向_(_fā_ng_x_iàn都g) 做周期性迅速变化的电流． ②振荡电路：产生 20 _振__荡__电__流___的电路．最简单的振荡电路为 LC 振荡电路．
第二十九页，共三十页。
内容总结 (nèiróng)
第1节电磁波的发现(fāxiàn)
No
Image
12/9/2021
第三十页，共三十页。
第二十七页，共三十页。
解析：选 C 根据图示，可以得到线圈中的电流为逆时针方向(俯视)，而电容器下极板带正电，则电容器正在充电；电容器充电时，电流在减小，电容器电量在增多，则电场能增加，故磁场能减小，故 A、B、D 错误，C 正确．
12/9/2021
第二十八页，共三十页。
2021/12/9
12/9/2021
第四页，共三十页。
2．变化的电场产生磁场麦克斯韦确信自然规律的统一性、和谐性，相信电场和磁场的 8 __对__称__(d_u_ìc_hè_n)之美．他大胆地假设，既然变化的 9 ___磁__场__(c_ích_ǎ_ng能) 产生电场，变化的电场也会在空间产生 10 ____磁__场_(_cí_ch_ǎn．g)

人教版高中物理选修：电磁波的发现和电磁振荡课件

2、赫兹用实验证实电磁波的存在：人教版高中物理选修3-4第十四章：14.1-电磁波的发现和14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.
2）还测量出光的λ和f，算出电磁波和光有相同的速度.
3）奠定了无线电技术基础
赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
t
E与B 频率相同
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
2．变化的电场产生磁场
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
三．赫兹的电火花 1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对
电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
人教版高中物理选修3-4第十四章：14 .1-电磁波的发现和 14.2电磁振荡课件(共38张PPT)
二、电磁场：说明：①电磁场是特殊的物质形态，具有能量，能相互叠加 ②是空间立体的

高中物理第十四章1电磁波的发现2电磁震荡课件新人教版选修34

知识点二电磁波 [问题导学]
变化的磁场和变化的电场形成不可分离的统一体——电磁场,它会由近及远地向外传播,它的传播需要介质吗?它传播的速度是多大? 答案:电磁场的传播不需要介质,它是通过变化的磁场与变化的电场之间的联系而传播到远处,其在真空中传播的速度等于光速.
[知识梳理]
1.电磁波的产生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,形成电磁波. 2.电磁波是横波根据麦克斯韦的电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度和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. 3.电磁波的速度麦克斯韦得到电磁波的速度等于光速c .他指出了光的电磁本质.
的瞬间,磁场能全部转化为电场能,此后,这样的放电和充电过程反复进
行下去.
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、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化,
电场能与磁场能发生周期性的相互转化.
4.电磁振荡的周期和频率 (1)周期:电磁振荡完成一次周期性变化
课堂探究突破要点
要点一麦克斯韦的电磁场理论
1.变化的磁场产生电场在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电场❶的存在.
2.变化的电场产生磁场
当电容器充电、放电的时候,不仅导线中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.
中也产生了火花. (4)实验结论:证实了电磁波的存在.
(5)赫兹的其他实验成果:赫兹通过了一系列的实验,观察了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象,并通过测量证明,电磁波在真空中具有与光相同的速度c,证实了麦学]