粤教版高中物理选修3-4电磁场与电磁波.ppt

电磁场与电磁波 伟大的英国物理学家麦克斯韦（1831－1879）。在总结了前人的大量研究成果的基础上，经过严谨的数学论证，展开了大胆的猜想与假设，建立了具有划时代意义的电磁场理论，并且预言了电磁波的存在。 一：麦克斯韦电磁场理论的基本思想 1.根据：前人的实验事实，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中将会产生感应电流，这是我们熟悉的电磁感应现象。 2．麦克斯韦认为：电路里产生感应电流，是由于导体中的自由电荷受到电场力的驱使而做定向移动，说明电路所在的空间存在电场，这个电场是由变化的磁场引起的。变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象。  3．学生讨论与交流：变化的磁场产生的电场与我们熟悉的静电场有何不同？ 静电场的电场线是由正电荷出发，终止于负电荷，是不闭合的。而变化的磁场产生的电场没有起点也没有终点，是闭合的“旋涡电场”。 4．提出：变化的电场能否也产生磁场？ 三个实验去验证： （1）静止电荷周围的小磁针不偏转 （2）运动电荷周围的小磁针偏转 （3）电容器充电时周围的小磁针发生摆动 麦克斯韦认为：静止电荷周围是稳定的电场，不产生磁场；而电荷运动时，周围的小磁针摆动说明小磁针所在处产生了另一个磁场，使小磁针摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生变化的电场而引起的。变化的电场周围产生磁场是一种普遍存在的现象。 5．学生讨论与交流：磁现象与电现象有哪些相似之处？ （1）自然界中有正负两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 （2）自然界中也只有南北两种磁极，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。 （3）奥斯特发现电能生磁，法拉第发现磁能生电，麦克斯韦正是相信电场与磁场有对称之美，才从“变化的磁场周围产生电场”联想到“变化的电场周围产生磁场”，并提出了大胆的假设！ 6．麦克斯韦电磁场理论的基本思想： （1）均匀变化的磁场（或电场）产生稳定的电场（或磁场） （2）非均匀变化的磁场（或电场）产生变化的电场（或磁场） （3）按三角函数规律变化的振荡磁场（或电场）产生同频率的三角函数规律变化的振荡电场（或磁场） （4）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，形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场 二：电磁波的产生及其特点 1.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，这个变化的电场就会在周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又会在较远的空间引起周期性的电场……这样变化的电场和磁场就不局限于空间某区域。而是由近及远地向周围空间传播出去，电磁波这样由近及远地传播，就形成电磁波。 2.电磁波的特点 （1）电磁波中电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播。因此电磁波是横波 （2）两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于电磁波的波长。电磁波在空间以一定的速度传播，经过一个周期的时间，传播一个波长的距离。即其波长λ，频率ƒ（周期Τ），波速υ之间遵循的关系：υ＝λ/Τ=λƒ （3）电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空传播速度，c＝3.0×108m/s （4）电磁波与机械波一样，也能产生反射，折射，干涉，衍射等现象，也是传播能量的一种形式。 （5）电磁波传播不需要借助于任何介质，在真空中也能传播，因为电磁波的传播是依靠电场和磁场的相互激发，而不是依靠物质的机械传递。 3．学生讨论与交流：从电磁波的特点出发，你认为电磁场是客观存在的吗？ 根据电磁波的特点中的第（5）点可知，电磁场本身就是一种特殊形态的物质，无需借助其他物质来传播。 三：电磁场的物质性 1.几种特殊电磁波的例子： （1）微波炉是利用电磁波进行加热食物。说明电磁场具有能量。 （2）俄国物理学家列别捷夫测量出光对被照射的物体有压力。 2.结论：电磁波具有运动能量，以及与其他物质相互作用的属性，都是物质的性质。电磁波具有物质一般性质的同时，也具有特殊的性质。 四：麦克斯韦电磁场理论的意义 1.电磁场理论的建立，经历了“实践――理论――实践”这一科学发展的过程是物理学发展史上的典型案例。 2.麦克斯韦的电磁场理论，实现了从经典物理学向现代物理学的重大转折。 习题 1.下列有关电磁场的说法中,正确的是（ ） A.变化的磁场一定产生变化的电场 B.变化的电场一定产生磁场 C.变化的磁场一定产生周期性变化的电场 D. 周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场 BD 2．下面说法正确的是（ ） A. 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B. 均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C. 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 D. 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁场 BD 3．关于电磁场的下列说法中正确的是（