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1、14.1 14.1 电磁波的发现电磁波的发现机械波是由于振动产生机械波是由于振动产生的！的！麦克斯韦麦克斯韦是继法拉第之后是继法拉第之后，依，依据据库仑、高斯、欧姆、安培、库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的立了第一个完整的电磁理论电磁理论体体系，不仅科学地系，不仅科学地预言了电磁波预言了电磁波的存在，而且的存在，而且揭示了光、电、揭示了光、电、磁现象的本质磁现象的本质的统一性，完成的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定一理论自然科学
2、的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础和无线电工业的基础。韦伯穿过一个又一个欧姆。把回韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我音带给我“我是你忠实而又我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。表示对你的爱。麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦（J.C.Maxwell,18311879)英国物理学家英国物理学家。奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应 法拉法拉第第电磁感应现象电磁感应现象一、麦克斯韦的电磁场一、麦克斯韦的电磁场理论理论1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场装置如图所示，当穿过螺线管装置如图所示，当穿过
3、螺线管的磁场随时间变化时，上面的的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。感应电流使灯泡发光。麦克斯韦认为麦克斯韦认为变化的磁场变化的磁场在线圈中产生在线圈中产生电场电场，正是这种电场，正是这种电场(涡涡旋电场旋电场)在线圈中驱使自由电子做在线圈中驱使自由电子做定向定向的移动，引起了的移动，引起了感应电流感应电流。总结总结：麦克斯韦认为麦克斯韦认为线圈线圈只不过用来只不过用来显示电场的显示电场的存在存在，线圈不存在时，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产变化的磁场同样在周围空间产生电场，生电场，即这是一种普遍存在的现象，即这是一种普遍
4、存在的现象，跟闭合电路是跟闭合电路是否存在无关否存在无关。一、麦克斯韦的电磁场一、麦克斯韦的电磁场理论理论如果用不导电的如果用不导电的塑料塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？电场吗？有电场、无电流。有电场、无电流。想想象象线圈不存在线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗时线圈所在处的空间还有电场吗？有有！一、麦克斯韦的电磁场一、麦克斯韦的电磁场理论理论均匀均匀变化变化的磁场产生的磁场产生稳定稳定的电场的电场EtOBtO周期性变化的周期性变化的磁场产生磁场产生同频率同频率的的振荡振荡电场电场tBO OEO Ot正弦曲线正弦曲线振荡振荡磁场磁场振荡振荡电场电场E
5、与与B频率相同频率相同不不！变化的变化的！麦克斯韦经过反复思考提出麦克斯韦经过反复思考提出假设：假设：变化的电场也相当于一种电流，变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场场在空间产生磁场。一、麦克斯韦的电磁场一、麦克斯韦的电磁场理论理论既然既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场场能不能够能不能够在空间产生磁场？在空间产生磁场？2、变化变化的的电电场产生场产生磁磁场场一、麦克斯韦的电磁场一、麦克斯韦的电磁场理论理论 均匀变化均匀变化的电场产生的电场产生稳定稳定的磁场的磁场BtOEt
6、O周期性变化的周期性变化的电场产生电场产生同频率同频率的的振荡振荡磁场磁场tEO OBO Ot正弦曲线正弦曲线振荡振荡电电场场振荡振荡磁磁场场B与与E频率相同频率相同不产生！不产生！变化的磁场！变化的磁场！二、电磁场二、电磁场思考与讨论思考与讨论如果如果一个变化的电场会产生一个变化的磁一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？场，那么下面还要发生什么现象呢？变化变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。BBEEEE1、电电磁磁场场二、电磁场二、电磁场非均非
7、均匀变匀变化的化的磁场磁场变变化化电电场场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定磁场磁场不再不再激发激发若非均若非均匀变化匀变化变化变化磁场磁场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定电场电场若非均匀若非均匀变化变化2、电磁波形成示意图：电磁波形成示意图：激激发发激激发发激激发发激激发发3、电磁波的特点：电磁波的特点：（1 1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波垂直的方向传播，所以电磁波是横波。EB V 二、电磁场二、电磁场 波速：波速：v=/T=f3、电磁波的特点：电磁波的特点：二、电磁场二、电磁场（3 3）电磁波
8、电磁波的的频率由振源决定频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中，同一电磁波在不同介质中传播，传播，v和和变化，变化，v介介c（2 2）电磁波可以在电磁波可以在真空真空中中传播速度等于传播速度等于光速光速c=310 8m/s（5 5）电磁波电磁波具有波的共性，能发生具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应多普勒效应和和偏振偏振现象。现象。（6）电磁波电磁波有有能量能量。（4 4）不同不同电磁波在同一介质中传播，速度不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，越高，v越越小；小；f越低，越低，v越越大大三三、赫兹的电火花、赫兹的电火花赫兹用实验证实电磁波的存
9、在赫兹用实验证实电磁波的存在现象：现象：当当感应圈两个金感应圈两个金属球间有火花跳过时，属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。导线环中也产生了火花。点击观看点击观看传播条件传播条件 机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质也能机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质也能传播。传播。传播规律传播规律 都遵循都遵循“v=f=/T”这个关系式；且电磁波也这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。能发生反射、折射、衍射、干涉等现
10、象。传播本质传播本质 机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。思考与讨论思考与讨论三三、赫兹的电火花、赫兹的电火花典例分析典例分析例例1、按照按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场、恒定的磁场在周围产生恒定的电场B、变化的磁场在周围产生变化的电场、变化的磁场在周围产生变化的电场C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场均匀变化均匀变化的磁场的磁场（电
11、场）产生（电场）产生恒定恒定的电场（磁场）的电场（磁场）D典例分析典例分析例例2、关于关于电磁波，下列说法中正确的电磁波，下列说法中正确的是是（）A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波远处传播形成电磁波B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波磁波C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象、电磁波能够发生反射、干
12、涉、衍射、偏振现象恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波BCD横波横波典例分析典例分析例例3、比较比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）A、电磁波和机械波都可以在真空中传播、电磁波和机械波都可以在真空中传播B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象D、电磁波和声波都是纵波、电磁波和声波都是纵波机械波只能在机械波只能在介质介质中传播中传播电磁波是电磁波是横波，横波，声波是声波是
13、纵波纵波BC典例分析典例分析例例4、任何任何电磁波在真空中都具有相同的（电磁波在真空中都具有相同的（）A、频率频率 B、波长波长C、波速波速 D、能量能量C课课 堂堂 小小 结结1、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场场、变化的电场产生磁场。2、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。电磁电磁场在空间传播场在空间传播形成电磁波。形成电磁波。3、赫兹实验的过程及对无线电技术的贡献。、赫兹实验的过程及对无线电技术的贡献。课课 后后 作作 业业1 1、课本作业、课本作业2 2、导学案、导学案