09年高考物理电磁场和电磁波合编.ppt

* 第九节电磁场和电磁波 复习系列课件——振动和波 伽利略 自然科学之父 牛顿 力学之父 法拉第 电学之父 麦克斯韦 电波之父 伽利略 法拉第 铺垫式的人物 牛顿 麦克斯韦 集大成式的人物 科学家简介 一、电磁场 　　19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究的基础上，建立了完整的电磁场理论。这个理论不仅说明了当时已知的电磁现象，而且预言存在着一种新的能量传输形式，这就是电磁波。电磁场理论的诞生，不仅具有深刻的理论意义，而且具有广泛的应用前景，对人类社会发展产生了巨大而深远的影响。麦克斯韦对科学的伟大贡献在于他提出和发展了新的世界观，为未来的科学研究指明了方向。他的电磁学理论通向相对论；他的气体动力学理论对量子论起过作用；他筹建并领导的卡文迪许实验室引导了实验原子物理学的发展。这一切使他成为牛顿之后、爱因斯坦之前最重要的物理学家。 麦克斯韦电磁场理论: ①变化的磁场产生电场 ②变化的电场产生磁场　 例1：如图所示，有一匝电阻为1Ω的闭合金属圆环a，面积为0.1m2,圆环平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图b所示，求线圈中的电流大小？ 结论：均匀变化的磁场产生稳定的电场。 t/s B/T 0 4 40 b 2 20 ×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　×　 a 电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。（电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现） 随堂练习： 根据麦克斯韦的电磁理论，下列说法正确的是（ ） A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的 磁场周围一定产生变化的电场 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D. 振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场 D B B E E E E 1. 电磁波的产生：如果在空间某处发生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样，变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而是由近及远向周围空间传播开去。电磁场这样由近及远地传播，形成电磁波。 思考 ：为什么普通的LC振荡电路不能有效地发射电磁波？ 二、电磁波 + + + + ? ? ? ? 普通的 LC振荡电路中电场主要集中在电容器极板之间，磁场主要集中在线圈内部，振荡过程中电场能和磁场能主要是在电路内部互相转化，辐射出去的能量很少，不能有效发射电磁波。 思考：要有效向外发射电磁波，振荡电路必须具有哪些特点？ + + + + ? ? ? ? 2.振荡电路必须具有如下特点： 第一、要有足夠高的频率。 频率越高，发射电磁波的本领越大。（单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正比） 3.由闭合电路变成开放电路 第二、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。即成为开放电路。 ? ? ? + + + λ z y x B E 沿 Z 轴传播的电磁波在某一时刻的波的图象 （1）电磁场中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播。 （2）相邻两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于电磁波的波长 。 （波峰、波谷的意义） （3）在传播方向上任一点E和B都随时间作正弦变化，它们彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。 4、电磁波的特点 5. 电磁波在空间以一定的速度传播 ，其波长λ、频率f、和波速v的关系遵从波动的一般关系 机械波的波长、频率、波速三者之间的关系是怎样的？ v = λ T = λ?f 麦克斯韦从理论上预见：电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度。 即电磁波在真空中的传播速度C=3.0×108m/s这个预见后来得到了证实 6.电磁场具有电磁能，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。 问题：机械波传播需要介质吗？电磁波传播需要介质吗？机械波产生的机理是什么？电磁波产生的机理是什么？ 7. 电磁波的传播不需要任何介质。 赫兹用实验证实了麦克斯韦理论的正确性（1888年） 1、电磁波是_____波，在垂直传播方向上的振动有_____个，一个是_____场，一个是_____场 2、电磁波的频率等于发射电磁波的振荡电路的___________，在不同介质中传播时，其频率不变。 4、电磁波的波长：______，取决于＿＿＿＿＿＿＿＿ 3、在不同介质中其传播速度＿＿＿＿＿，在真空中的传播速度为＿＿＿＿＿＿＿＿，在同一介质中其速度还与频率有关 5、电磁波具有＿＿＿＿能，电磁波的发射过程就是向外辐射能量、传递信息的过程