高中物理 3.1-3.2課件 粵教版選修3-4.ppt

1、目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、電磁振蕩的產(chǎn)生 1.振蕩電流和振蕩電路 (1)振蕩電流:大小和方向都做周期性迅速變化的電流。 (2)振蕩電路:產(chǎn)生振蕩電流的電路。 (3)LC回路:由自感線圈和電容器組成的最簡單的振蕩電路。LC回路里產(chǎn)生的振蕩電流是按正弦或余弦規(guī)律變化的。,目標導航,預習導引,一,二,三,2.電磁振蕩的過程 放電過程:由于線圈的自感作用,放電電流由零逐漸增大,電容器極板上的電荷逐漸減少,電容器里的電場逐漸減弱,線圈的磁場逐漸增強,電場能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場能,振蕩電流逐漸增大,放電完畢,電流達到最大,電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能。 充電過程:電容器放電完畢后,由于線

2、圈的自感作用,電流保持原來的方向逐漸減小,電容器將進行反向充電,線圈的磁場逐漸減弱,電容器里的電場逐漸增強,磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能,振蕩電流逐漸減小,充電完畢,電流減小為零,磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能。 此后,這樣充電和放電的過程反復進行下去。,目標導航,預習導引,一,二,三,3.電磁振蕩的實質(zhì) 在電磁振蕩過程中,電容器極板上的電荷量,電路中的電流,與振蕩電流相聯(lián)系的電場和磁場都在周期性地變化,電場能和磁場能周期性地轉(zhuǎn)化。,目標導航,預習導引,一,二,三,打開收音機的開關,轉(zhuǎn)動選臺旋鈕,旋到使收音機收不到電臺的頻道,然后開大音量。在收音機附近,將電池盒的兩根引線反復碰撞,你會聽到收音機中發(fā)出“喀喀

3、”的響聲。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?打開電扇,將它靠近收音機,看看又會怎樣。 提示 電磁波是由電磁振蕩產(chǎn)生的,在收音機附近,將電池盒兩引線反復碰觸,變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場產(chǎn)生變化的電場,這樣會發(fā)出電磁波,從而導致收音機中發(fā)出“喀喀”聲。若將轉(zhuǎn)動的電扇靠近收音機,因為電扇中電動機內(nèi)通有交變電流,電動機的運行同樣會引起收音機發(fā)出“喀喀”聲。,目標導航,預習導引,一,二,三,二、電磁振蕩的周期和頻率 1.電磁振蕩的周期T:電磁振蕩完成一次周期性變化所用的時間。 2.電磁振蕩的頻率f:1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。 3.LC回路的周期(頻率)公式。 周期、頻率公式: 。其中,周期T、頻率f

4、、自感系數(shù)L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。,目標導航,預習導引,一,二,三,三、麥克斯韋的電磁場理論及對電磁波的預言 1.麥克斯韋電磁場理論的基本思想 英國物理學家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎上,建立了完整的電磁場理論。可定性表述為變化的磁場產(chǎn)生電場, 變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分離的統(tǒng)一場,這就是電磁場。 2.電磁波的產(chǎn)生 如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場,這個變化的電場就會在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場;這個變化的磁場又會在較遠的空間引起周期性變化的電場于是,變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,由近及遠地

5、向周圍傳播,形成了電磁波。,目標導航,預習導引,一,二,三,3.電磁波的特點 (1)電磁波中電場和磁場相互垂直,電磁波在與兩者均垂直方向傳播。因此,電磁波是橫波。 (2)電磁波的傳播不需要介質(zhì),電磁波在真空中傳播的速度等于 光速c,光的本質(zhì)是電磁波。 (3)機械波的一些規(guī)律也適用于電磁波,如,波長的定義,波長、頻率(周期)和波速的關系,反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象。,目標導航,預習導引,一,二,三,4.電磁場的物質(zhì)性 電磁場沒有固定的形狀和體積,也沒有靜止的質(zhì)量,幾個電磁場可以同時占有同一空間;但電磁場具有運動質(zhì)量、能量以及與其他物質(zhì)相互作用的屬性。盡管電磁場看不見、摸不著,但它的確是一種特殊

6、的物質(zhì),它既具有物質(zhì)一般的屬性,也具有特殊的性質(zhì)。 5.麥克斯韋電磁場理論的意義:實現(xiàn)了從經(jīng)典物理學向現(xiàn)代物理學的重大轉(zhuǎn)折。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一、電磁振蕩的過程 1.各物理量變化情況一覽表,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,2.振蕩電流、極板帶的電荷量隨時間的變化圖象,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,3.LC振蕩電路的周期和頻率 LC振蕩電路的周期T和頻率f只與自感系數(shù)L和電容C有關,與其他因素無關。 式中的T、f、L、C的單位分別是秒、赫茲、亨利、法拉。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例1】 (多選)LC振蕩電路中,通過P點的電流變化

7、規(guī)律如圖乙所示(圖中周期為2 s)?，F(xiàn)規(guī)定沿順時針方向的電流方向為正,則() (導學號51150044) A.0.5 s至1 s時間內(nèi),電容器充電 B.0.5 s至1 s時間內(nèi),電容器上極板帶的是正電 C.1 s至1.5 s時間內(nèi),磁場能正在轉(zhuǎn)化為電場能 D.1 s至1.5 s時間內(nèi),下極板的電勢高,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,思路分析解答本題的關鍵是充分理解振蕩電流的圖象及電容器充電、放電的特點。 解析:由振蕩電流的圖象可知,在0.51 s的時間內(nèi),電流為正方向,且電流值正在減小,由題意可知,順時針方向為電流的正方向,則在0.51 s的時間內(nèi),LC回路中的電流是沿順時針方向的,

8、而且電容器C正在充電。可知在0.51 s的時間內(nèi)電容器C的上極板帶負電,下極板帶正電,選項A正確,B錯誤;再由振蕩電流的圖象知,在11.5 s的時間內(nèi),電流的方向為負,且電流的值正在增大,由題意可知,此時間內(nèi)LC回路中的電流是沿逆時針方向的,所以下極板的電勢高,電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能,選項C錯誤,D正確。 答案:AD,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,如圖所示為某時刻LC振蕩電路中電容器電場的方向和電流的方向,則下列說法中正確的是() A.電容器正在放電 B.電感線圈的磁場能正在減少 C.電感線圈中的電流正在增大 D.電容器的電場能正在減少 答

9、案:B 解析:由題圖知,電路中電流方向為逆時針方向,電容器被充電,電場能增加,電感線圈中的電流正在減小,電感線圈的磁場能正在減少,A、C、D錯誤。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,二、麥克斯韋電磁場理論 對麥克斯韋電磁場理論的理解 1.恒定的電場不產(chǎn)生磁場;恒定的磁場不產(chǎn)生電場。 2.均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場;均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場。 3.周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場;周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 關于電磁場理論,以下說法正確的是() (導學號51150045) A.在

10、電場周圍一定會產(chǎn)生磁場 B.任何變化的電場周圍空間一定會產(chǎn)生變化的磁場 C.均勻變化的電場會產(chǎn)生變化的磁場 D.周期性變化的電場會產(chǎn)生周期性變化的磁場 思路分析記住并理解麥克斯韋電磁場理論是解決本問題的關鍵。 解析:變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場,但若電場不發(fā)生變化,則不能在周圍空間產(chǎn)生磁場,選項A錯誤;均勻變化的電場只能在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,只有不均勻變化的電場才能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場,選項B、C錯誤;周期性變化的電場(或磁場)在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(或電場),選項D正確。 答案:D,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,(多選)根據(jù)

11、麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是() A.在電場的周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場 B.在變化的電場周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場 C.恒定電流在其周圍不產(chǎn)生磁場 D.恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場 答案:BD 解析:電場按其是否隨時間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運動電荷形成的電場),穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場,只有變化的電場周圍空間才存在對應的磁場,故B選項對,A選項錯;恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場,磁場的方向可由安培定則判斷,D選項對,C選項錯。故正確選項為B、D。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,三、電磁波 機械波與電磁波的比較,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移

12、應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,【例3】 下列關于電磁波的說法正確的是() (導學號51150046) A.均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場 B.電磁波在真空和介質(zhì)中的傳播速度相同 C.只要有電場和磁場,就能產(chǎn)生電磁波 D.電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 思路分析解答本題的關鍵是能夠理解電磁波的形成和特點。,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:如果電場(或磁場)是均勻變化的,產(chǎn)生的磁場(或電場)是恒定的,不能產(chǎn)生新的電場(或磁場),因而不能產(chǎn)生電磁波,選項A正確,C錯誤;電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關,頻率由波源決定,同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長不同,由v=f知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同,選項B錯誤;波發(fā)生衍射現(xiàn)象時不再沿直線傳播,波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長差不多或比波長還要小,選項D錯誤。 答案:A,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,三,知識精要,典題例解,遷移應用,下列關于電磁波的說法中,正確的是() A.電磁波只能在真空中傳播 B.電場