4.2电磁场与电磁波 人教版高中物理选择性必修第二册.ppt

第四章 电磁振荡与电磁波 2、电磁场与电磁波 课 标 定 位 1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理发展史上的物理意义。 2.认识电磁场的物质性,通过电磁波体会电磁场的物理性质。 3.了解电磁波的产生和电磁波的特点。 素 养 阐 释 1.通过对麦克斯韦电磁场理论和电磁波的学习,形成物理观念。 2.能从电磁场理论的两个基本观点出发分析有关的简单问题,掌握科学思维的方法。 3.体会麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的物理意义,培养科学态度与责任。 一、电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点是什么? 提示:(1)变化的磁场产生电场;(2)变化的电场产生磁场。 2.电磁场:根据麦克斯韦的两个基本观点可以得出,变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的电磁场。 3.电磁波:如果在空间某区域有周期性变化的电场,就会在周围引起变化的磁场,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由近及远地向周围传播,形成了电磁波。 二、电磁波 1.电磁波的传播是否也需要介质? 提示:不需要。电磁波在真空中也能传播。 2.哪位科学家验证了电磁波的存在? 提示:赫兹。 3.电磁波与所有波动现象一样,能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 4.电磁波在真空中的传播速度等于光速c,光是电磁波。 【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。 (1)变化的电场一定产生变化的磁场。(　　) (2)恒定电流周围产生磁场,磁场又产生电场。(　　) (3)电磁波是一种波,也有反射、折射。(　　) (4)电磁波和光在真空中传播速度都是3×108 m/s。(　　) (5)麦克斯韦证实了电磁波的存在。(　　) × × √ √ × 2.打开收音机的开关,转动选台旋钮,使收音机收不到电台的频道,然后开大音量。在收音机附近,将装有电池的电池盒的两根引线反复碰撞,你会听到收音机中发出“喀喀”的响声。为什么会产生这种现象呢?打开电扇,将它靠近收音机,看看又会怎样? 提示:电磁波是由电磁振荡产生的,在收音机附近,将电池盒两引线反复碰触,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,这样会发出电磁波,从而导致收音机中发出“喀喀”声。若将转动的电扇靠近收音机,因为电扇中电动机内通有交变电流,电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声。 3.空间实验室飞行任务总指挥部人员与神舟十一号宇航员通过卫星通话时,他们间的对话为什么总是迟“半拍”? 提示:电磁波是以一定的速度传播的,利用电磁波传递信息是需要时间的。 知识点一 对麦克斯韦电磁场理论的理解 【问题引领】 如图所示,当磁铁相对闭合线圈运动时,线圈中的自由电荷做定向移动,是因为受到什么力的作用?若把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管,管内有直径略小于环内径的带正电的小球,则磁铁运动过程中会有什么现象?小球受到的是什么力?以上现象说明什么问题? 提示:电荷受到电场力作用做定向移动。磁铁运动过程中,带电小球会做定向滚动,小球受到的仍然是电场力。空间磁场变化,就会产生电场,与有没有闭合线圈无关。 【归纳提升】 1.对电磁场的理解 如果在空间某区域有周期性变化的电场,那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场,这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……变化的电场和磁场相互联系,形成了不可分割的统一体,这就是电磁场。 2.对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.恒定电场(磁场)→不产生磁场(电场)。 2.均匀变化的电场(磁场)→恒定的磁场(电场)。 3.非均匀变化的电场(磁场)→变化的磁场(电场)。 4.周期性变化的电场(磁场)→同频率变化的磁场(电场)。 【典型例题】 【例题1】 关于电磁场理论,以下说法正确的是(　　) A.在电场周围一定会产生磁场 B.任何变化的电场在周围空间一定会产生变化的磁场 C.均匀变化的电场会产生变化的磁场 D.周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场 答案:D 解析:变化的电场周围一定产生磁场,但若电场不发生变化,则不能在周围空间产生磁场,选项A错误;均匀变化的电场只能在周围空间产生稳定的磁场,只有不均匀变化的电场才能在周围空间产生变化的磁场,选项B、C错误;周期性变化的电场(或磁场)在周围空间产生周期性变化的磁场(或电场),选项D正确。 变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场。均匀变化的磁场(或电场)产生稳定的电场(或磁场),这里的“均匀变化”是指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等,或者说磁感应强度(或电场强度)对时间的变化率一定。非均匀变化的磁场产生变化的电场,非均匀变化的电场产生变化的磁场。 【变式训练1】 (多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是 (　　) A.在电场的周围空间