第四章 第1讲_原创精品文档.pdfVIP

非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮

第1讲电磁波的发现

[目标定位]1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场,变化的电场产

生磁场.了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电

磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学开展中的奉献.体会两位科学家研究

物理问题的方法.

一、伟大的预言

1.变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路,由于穿过电路的磁通量发生变化,电路里会产生感

应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场.

(2)即使在变化的磁场中没有闭合电路,也同样要在空间产生电场.

2.变化的电场产生磁场

变化的电场也相当于一种电流,也在空间产生磁场,即变化的电场在空间产生磁场.

3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在,而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一.

想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生

磁场〞的观点,他是在什么情况下提出的？

答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然

界规律的统一与和谐,相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生

电场,那么变化的电场也能够在空间产生磁场.

二、电磁波

1.电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场就在空间引

起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场……于是,变化的电场和磁场交替产

生,由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播,就形成电磁波.

2.特点

(1)电磁波可以在真空中传播.

(2)电磁波的传播速度等于光速.

(3)光在本质上是一种电磁波.

(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动.

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想一想空间存在如图4－1－1所示的电场,那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形

成电磁波？

图4－1－1

答案如下图的电场是均匀变化的,根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场,但

磁场恒定,不会再在较远处激发起电场,故不会产生电磁波.

三、赫兹的电火花

1.赫兹首先捕捉到电磁波,在以后的一系列实验中,证明了电磁波与光具有相同的性质.他还

测得,电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.

2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.

3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他,把频率的单位定为赫兹.

想一想是赫兹预言了电磁波的存在,并用实验证实其存在的吗？

答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在.

一、对麦克斯韦电磁场理论的理解

1.变化的磁场产生电场

如图4－1－2所示,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(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在.

图4－1－2

注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的.

2.变化的电场产生磁场

根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器

两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4