第3章 2 電磁場和電磁波

1、.2電磁場和電磁波學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道麥克斯韋電磁場理論的兩個根本觀點：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場難點2知道電磁場在空間傳播形成電磁波以及電磁波的根本特點重點、難點3知道赫茲實驗以及麥克斯韋電磁理論的意義重點麥克斯韋電磁理論的兩個根本假設及電磁場 1麥克斯韋電磁理論的兩個根本假設1變化的磁場可以在周圍空間產生電場磁場隨時間變化快，產生的電場強；磁場隨時間的變化不均勻時，產生變化的電場；穩(wěn)定的磁場周圍不產生電場這意味著電場可由兩種方式產生：由電荷產生或由變化的磁場產生2變化的電場可以在周圍空間產生磁場假設電場隨時間變化快，那么產生的磁場強；假設電場隨時間的變化不均勻，

2、那么會產生變化的磁場穩(wěn)定的電場周圍不產生磁場2電磁場假如在空間某區(qū)域有變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間引起變化的磁場；這個變化的磁場又在它周圍空間引起變化的電場于是，變化的電場和變化的磁場交替產生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場1變化的電場一定產生變化的磁場×2恒定電流周圍產生磁場，磁場又產生電場×1電磁場與靜電場、靜磁場一樣嗎？【提示】不同電磁場是動態(tài)的，并且電場和磁場不可分割；靜電場、靜磁場單獨存在2變化的電場與變化的磁場是否是交替出現(xiàn)的？【提示】是的1電磁場理論的核心之一：變化的磁場產生電場實驗根底：實驗裝置如圖3­2­1所示當穿過螺

3、線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生了感應電流，使燈泡發(fā)光麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生了電場，正是這種電場在線圈中引起了感應電流麥克斯韋認為在變化的磁場周圍產生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路導體環(huán)是否存在無關，導體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在圖3­2­12電磁場理論的核心之二：變化的電場產生磁場麥克斯韋認為：由電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產生電場的觀點，認為變化的電場就像導電體的電流一樣，會在空間產生磁場根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中的電流要產生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產生磁場如圖3­2­

4、;2所示圖3­2­23對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產生磁場恒定的磁場不產生電場均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場1根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下表達中正確的選項是A教室中亮著的日光燈周圍空間必有磁場和電場B工作時的電磁打點計時器周圍必有磁場和電場C穩(wěn)定的電場產生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場產生穩(wěn)定的電場D非均勻變化的電場周圍一定產生變化的磁場E均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場【解析】教室

5、中亮著的日光燈、工作時的電磁打點計時器用的振蕩電流，在其周圍產生振蕩磁場和電場，應選項A、B正確；穩(wěn)定的電場不會產生磁場，應選項C錯誤；電磁波是橫波，電場方向、磁場方向和傳播方向互相垂直，應選項D正確均勻變化的電場周圍會產生恒定不變的磁場，選項E錯誤【答案】ABD2如圖3­2­3所示，在變化的磁場中放置一個閉合線圈3­2­31你能觀察到什么現(xiàn)象？2這種現(xiàn)象說明了什么？【解析】1靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，有電流產生2變化的磁場產生了電場，使閉合線圈的自由電荷發(fā)生了定向運動而形成了電流【答案】見解析理解麥克斯韋電磁場理論1恒定電場磁場不產生磁場電場2均勻變化

6、電場磁場恒定磁場電場3非均勻變化電場磁場變化磁場電場4周期性變化電場磁場同頻率磁場電場電 磁 波 1由變化的電場和磁場交替產生而形成的電磁場是由近及遠傳播的，這種變化的電磁場在空間的傳播稱為電磁波2麥克斯韋在1865年從理論上預見了電磁波的存在，并計算出其傳播速度等于光速，由此麥克斯韋認為光是電磁波的一種形態(tài).1888年德國物理學家赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在3電磁波的波長、波速v和周期T、頻率f的關系與機械波一樣，由下式表示vTv/f.電磁波在真空中也能傳播，這是它與機械波的不同之處，在真空中的傳播速度vc3×108 m/s.1電磁波是一種波也有反射、折射2電磁波和光在真空中

7、傳播速度都是3×108 m/s.3麥克斯韋證實了電磁波的存在×1電磁波的傳播是否也需要介質？【提示】不是電磁波在真空中也能傳播2哪位科學家驗證了電磁波的存在？【提示】赫茲機械波與電磁波的比較機械波電磁波對象研究力學現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時間和空間做周期性變化電場強度E和磁感應強度B隨時間和空間做周期性變化傳播傳播需要介質，波速與介質有關，與頻率無關傳播無需介質，在真空中波速總是c，在介質中傳播時，波速與介質及頻率都有關系產生由質點波源的振動產生由周期性變化的電流電磁振蕩激發(fā)干預可以發(fā)生可以發(fā)生衍射可以發(fā)生可以發(fā)生橫波可以是是縱波可以是否3以下關于電磁波的表

8、達中，正確的選項是A電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B電磁波在任何介質中的傳播速度均為3×108 m/sC電磁波由真空進入介質傳播時，波長變短D電磁波不能產生干預、衍射現(xiàn)象E電磁波具有波的一切特征【解析】電磁波是交替產生呈周期性變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播而產生，故A項正確；電磁波只有在真空中傳播時，其速度為3×108 m/s，故B項不正確；電磁波在傳播過程中其頻率f不變，由波速公式vf知，由于電磁波在介質中的傳播速度比在真空中的傳播速度小，所以可得此時波長變短，故C項正確；電磁波是一種波，具有波的一切特性，能產生干預、衍射等現(xiàn)象，故E項正確，D項不正確【答案】ACE4麥克斯韋建立了完好的電磁場理論，_用實驗證明了麥克斯韋預言的正確性，第一次發(fā)現(xiàn)了_，測定了電磁波的_和_，得到了電磁波的_，證實在真空中它等于_【解析】赫茲用實驗驗證了麥克斯韋電磁場理論的正確性，研究出電磁波的特點及其性質，提醒了光的本質是電磁波【