《电磁波的产生》参考教案.docVIP

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§3.1电磁波的产生

【教学目标】

1、知识与技能：理解LC回路中产生振荡电流的过程

掌握分析电磁振荡过程及变化的规律。

知道麦克斯韦的预言和赫兹实验

2、过程与方法：了解物理过程的一般推理方法

3、情感态度与价值观：体会动态和暂态的辨证关系

【重点难点】

1、重点：对振荡电路，振荡电流基本概念的理解和电磁振荡现象的认识

电场能和磁场能的转化过程

2、难点：LC回路产生电磁振荡是本章本单元的重点，也是难点。

【授课内容】

引入新课

电磁振荡演示实验，简介仪器，电磁振荡示教板，电感L，电容C，另附晶体管振荡器，市售40V干电池，演示操作，先用40V电源给电容C充电，再将开关S拨到G端。

提出问题]将会发生什么现象？

它说明了什么？

引导学生见课本图示，参照此图认真阅读课本关于电磁振荡的叙述，以便在头脑中建立起形象的电磁振荡的物理图象。

进行新课

一、电磁振荡现象概念总结

1、像这样产生的大小和方向交替变化的电流，叫做振荡电流，能产生振荡电流的电路，叫振荡电路，上面的LC回路叫LC振荡电路。

2、再将振荡电流信号取出接在示波器上观察波形，就会发现，LC回路里产生的振荡电流跟正弦式电流一样，也是按正弦规律变化的。指出振荡电流实质上就是前边学过的交流电，它也是按正弦规律变化的。

二、电磁振荡的产生过程(可结合投影幻灯，启发思考进行分析讲解)

①给电容充电，如图所示，电容器中储存一定的电场能(E电)

②电容C放电，如图所示，电场能转化为磁场能

C上带电量，电场能(电压)逐渐减小(降低)，电路中的电流、磁场能则逐渐增大，请同学们想一下这样转化的条件是什么？为什么是“逐渐”的？随后指出这是由于电容器的放电作用(两极板上正、负电荷的吸引作用)和电感L中电流变化时产生的自感电动势的“阻碍”作用所至，当C放电完了时，如图所示(电场能为0，0＝0，U＝0)，磁场能达到最大(与之对应的振荡电流也达到最大Im)．

③反向充电过程，如图所示，是磁场能转化为电场能的过程，C放电完了时，由于L的自感作用，电路中移动的电荷不能立即停止运动，仍保持原方向流动，C反向充电，同理则有i减小，ε磁减小，而ε电增大(Qc，Uc也随之增大)，直到ε磁(i)减为零，ε电(Qc，Uc)增为最大，如图5所示。

④电容C再次反向放电过程——如图7所示，同理可知ε电(Qc，Uc)减小，直到为零，ε磁(i)增大，直到最大(Im)如图8所示，如此下去，回路中就产生了振荡电流。

〖归纳总结〗

像上述情况，电路中的电场能和磁场能(与之对应的电荷Q和电流i)做周期性交替变化的现象叫做电磁振荡现象。

三、无阻尼振荡和阻尼振荡

(1)振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅(Im)将不变，如图9所示，叫做无阻尼振荡(或等幅振荡)

(2)阻尼振荡，任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流i的振幅逐渐减小，如图10所示，这叫做阻尼振荡(或叫减幅振荡)，请同学们想一下，电路损耗的能量哪里去了？如果用振荡器周期性地给振荡电路补充能量，就可以保持等幅振荡，这类似于受迫振动。

〖总结扩展〗

1．电磁振荡抽象，过程复杂，难以理解，要抓住问题的本质、关键，即电场能和磁场能交替转化，为便于接受，可借助于以前学过的简谐振动和电磁感应的相关知识，类比分析加深对新知识的准确理论。它们的对应关系见下面表格

2．同学容易产生误解的地方是：电容(两极板带等量异种电荷，当它放电时正、负电荷正好中和，就没有电荷在电路里往复运动了，哪里还有振荡电流！对于这类问题除强调能量的转化和C、L的作用外，还应从电磁感应的知识，采用图12略加分析

当电容C中储存电场能最大时(带电量、场强值最大、电压最高)，电路中电流为零。磁场能为零。随着电容C逐渐放电，电场能ε电(带电量Q，电压U)逐渐减小，而磁场能ε磁(电流i)将逐渐增大

四、麦克斯韦的预言

1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场周围会产生电场

◎实验为证

如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡发光

◎讨论:

如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流和电场吗?

线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗?

若改成恒定的直流电,还有电场吗?

麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在

◎说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)

◎理解:(1)均匀变化的磁场产生稳定电场

(2)非均匀变化的磁场产生变化电场

电场线

电场线

2、电磁场理论的核心之二：变化的电场周围会产生磁场

麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场

根据麦克斯韦理论,在给电容器充电