高二物理選修電磁波的發現第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日

學習目標：1.描述電磁振蕩產生的過程，解釋麥克斯韋電磁場理論的基本思想2.說出電磁波的形成及電磁波的基本特點，寫出LC電路的振蕩周期和頻率與電感電容的關系。3.感受科學家認識事物的科學精神和科學研究方法。第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日完成情況4班優秀小組4,10優秀個人趙妍，梁雨曦，賀夢薇，高琪，楊迪，楊丹，周晶，彭小紅，雒聰，王招學案反饋————可圈可點第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日完成情況1班優秀小組2,5,3,4，7優秀個人景萃，王林慶，馬敏，鬲芒，王欣，丁莎，劉任盼，姚家明，王引，劉雨柔，龔曉寧，黃潔，李嬌，席墅學案反饋————可圈可點第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、麥克斯韋的電磁場理論1、變化的磁場產生電場問題：閉合線圈放在磁場中如何產生電流?穿過閉合回路的磁通量發生變化環中產生感應電流的實質:環內產生了電場，電場驅使電子定向移動而產生了電流，電場的方向與電流方向相同。

將金屬環拿走，當磁場變化時的電場仍然存在英國物理學家經典電磁理論的奠基人。1831年6月13日出生于愛丁堡。15歲那年他的一篇關于卵形曲線畫法的論文發表在《愛丁堡皇家學會會刊》上，比笛卡爾的方法還簡便。16歲進入愛丁堡大學聽課，專攻數學，很重視實驗。19歲考入劍橋大學，23歲以優異的成績畢業，并留校工作。29歲起任倫敦皇家學院物理學和天文學教授。1871年起負責籌劃卡文迪許實驗室。1879年因癌癥逝世，終年48歲。第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日恒定的磁場不產生電場均勻變化的磁場產生恒定的電場周期性變化的磁場產生同頻率的振蕩電場非均勻變化的磁場產生變化的電場一、麥克斯韋的電磁場理論1、變化的磁場產生電場EtOBtOtBOEOt正弦曲線振蕩磁場振蕩電場E與B頻率相同第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、變化的電場產生磁場一、麥克斯韋的電磁場理論恒定的電場不產生磁場均勻變化的電場產生恒定的磁場周期性變化的電場產生同頻率的振蕩磁場非均勻變化的電場產生變化的磁場第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、電磁場：

變化的電場和變化的磁場是相互聯系的,形成不可分割的統一體,這就是電磁場。說明：①電磁場是特殊的物質形態，具有能量，能相互疊加②是空間立體的第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日（麥克斯韋預言電磁波的存在）三、電磁波1、定義：變化的電場和變化的磁場交替產生，由發生區域向四周由近及遠地傳播，形成電磁波。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、電磁波的特點1）電磁波是橫波：E⊥B⊥V波速：v=λ/T=λf3)電磁波的頻率由振源決定，同一電磁波在不同介質中傳播，v和λ變化，v介<C2）電磁波可以在真空中傳播速度等于光速c=3×108m/s5）電磁波具有波的共性，能發生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應和偏振現象。6）電磁波有能量。4)不同電磁波在同一介質中傳播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日3、赫茲用實驗證實電磁波的存在：令人振奮的電火花1）觀察到了電磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等現象.2）還測量出光的λ和f，算出電磁波和光有相同的速度.3）奠定了無線電技術基礎赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日4.電磁波與機械波比較：1）傳播條件：2）傳播規律：3）傳播本質：4）產生本質不同：機械波傳播需要介質，而電磁波不需要介質也能傳播。都遵循“V=λf=λ/T”這個關系式；且電磁波也能發生反射、折射、衍射、干涉等現象。機械波傳播的是機械能，電磁波傳播的是電磁能。機械波是機械振動產生，電磁波是電磁振蕩產生。第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、麥克斯韋的電磁場理論的意義1、實現了電磁光的統一，被認為是19世紀科學史上最偉大的統一2、實現了從經典物理學向現代物理學的重大轉折第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日非均勻變化的磁場變化電場若是均勻變化穩定磁場不再激發若非均勻變化變化磁場若是均勻變化穩定電場若非均勻變化電磁波形成示意圖：電磁波的特性：a.不需要傳播介質,可以在真空中傳播。b.傳播速度等于光速。c.光是一種電磁波。激發激發激發激發第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日第十四章電磁波

14.2電磁振蕩+?+?+?第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.振蕩電流:

這種電路產生

的大小和方向做周期性變

化的電流,叫振蕩電流.2.

能夠產生振蕩電流的電路叫振蕩電路.如圖

示是一種簡單的振蕩電路,稱LC振蕩電路.

說明:

由LC回路產生的振蕩電流也是一種交變電流,只是它的頻率比照明用交變電流的頻率高得多.3.

LC回路產生的振蕩電流按正弦規律變化.CSLG一、電磁振蕩的產生第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日電容器具有充、放電作用線圈具有自感作用L－－－－

++++CUC＝UL＝εLUCULεL二、過程分析第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日電磁振蕩中電流i、極板間的電壓u、極板上的電量q、電場能和磁場能之間的對應關系第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日(1)、兩個物理過程：放電過程；電場能轉化為磁場能，q↓→i↑充電過程：磁場能轉化為電場能，q↑→i↓充電完畢狀態：磁場能向電場能轉化完畢，電場能最大，磁場能最小。放電完畢狀態：電場能向磁場能轉化完畢，磁場能最大，電場能最小。LC回路工作過程具有對稱性和周期性，可歸結為：(2)、兩個特殊狀態：1、電磁振蕩的特點：第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、電磁振蕩的變化規律：電場能磁場能放電充電電容器電壓ｕ（E）電容器帶電量ｑ電路中電流ｉ同步變化同步變化步調相反磁感應強度B第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日3、變化規律的圖象描述：qtot電場能oito注意：（1）圖像應用時充分利用“同步、異步”（2）EL（UL）的變化規律磁場能t（EU）（B）第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日4、電磁振蕩的物理實質：（1）q、i、E(U)、B都在發生周期性的變化；（2）電場能磁場能發生周期性的轉化。第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日3.等幅振蕩（實際應用）1.無阻尼振蕩（理想）ito2.阻尼振蕩（實際）ito三、阻尼振蕩和無阻尼振蕩第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日

電磁振蕩與簡諧運動有很多相似之處，它們的運動都有周期性，我們知道自由振動的周期只與振動系統本身的特性有關，那么電磁振蕩的周期或頻率是由什么因素決定的呢？四、電磁振蕩的周期和頻率第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日1．周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時間叫做周期，一秒鐘內完成周期變化的次數叫做頻率．

LC回路的周期和頻率由回路本身的特性決定．這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡稱振蕩電路的周期（或頻率）．2．在一個周期內，振蕩電流的方向改變兩次；電場能（或磁場能）完成兩次周期性變化．第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日大量實驗表明：（1）電容增大時，周期變長（頻率變低）；（2）電感增大時，周期變長（頻率變低）；（3）電壓升高時，周期不變（頻率不變）．結果表明，LC回路的周期和頻率只與電容C和自感L有關，跟電容器的帶電多少和回路電流大小無關．第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日定性解釋：

電容越大，電容器容納電荷就越多，充電和放電所需的時間就越長，因此周期越長，頻率越低；自感越大，線圈阻礙電流變化的作用就越大，使電流的變化越緩慢，因此周期越長，頻率越低．第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

LC回路的周期和頻率公式

（1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz．（2）適當地選擇電容器和線圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要．（3）電場能、磁場能變化的周期為Tˊ=T/2第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日總結與拓展第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日電磁振蕩與機械振動類比：i－v

q(u)－hE磁－

EkE電－

Ep振蕩電路+?+?+?放電放電充電充電單擺第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一類：電容器的電荷q、電壓u、電場E、

電場能E電、線圈的自感電動勢e自第二類：線圈的電流i、磁場B、磁場能E磁兩類量的變化規律相反.即第一類增大時

第二類減小;第一類達最大時第二類為零.兩類量:第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日

LC振蕩電路產生振蕩電流的物理原因是電容器的充放電作用和線圈的自感作用；

LC振蕩電路產生振蕩電流的物理實質是電場能和磁場能的周期性轉換。在解決振蕩電路問題時,電場能與磁場能的交替轉化是解決問題的線索和關鍵;與電場能和磁場能相關的各量的變化規律是解決問題的依據;q-t和i-t圖線及其相互轉化是解決問題的直觀手段.小結第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日1、按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的是（）A、恒定的磁場在周圍產生恒定的電場B、變化的磁場在周圍產生變化的電場C、均勻變化的磁場在周圍產生均勻變化的電場D、均勻變化的磁場在周圍產生恒定的電場例與練均勻變化的磁場（電場）產生恒定的電場（磁場）D第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日2、按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中不正確的是（）A、振蕩的磁場在周圍產生恒定的電場B、振蕩的磁場在周圍產生均勻變化的電場C、振蕩的電場在周圍產生不同頻率的振蕩磁場D、振蕩的電場在周圍產生同頻率的振蕩磁場例與練振蕩磁場（電場）產生同頻率的振蕩電場（磁場）D第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日3、關于電磁波，下列說法中正確的是A、均勻變化的電場和均勻變化的磁場互相激發，由產生處向遠處傳播形成電磁波B、振蕩電場和振蕩磁場互相激發，由產生處向遠處傳播形成電磁波C、電磁波的振蕩電場和振蕩磁場方向互相垂直，且與傳播方向互相垂直D、電磁波能夠發生反射、干涉、衍射、偏振現象例與練電磁波是橫波BCD第三十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日4、比較電磁