電磁場和電磁波

1、電磁場和電磁波 一、教育目標(biāo)1知道麥克斯韋電磁場理論大意2理解電磁場的產(chǎn)生，掌握電磁波的特性及其波長、波速的關(guān)系二、重點、難點、疑點及解決辦法1電磁場理論是本課的重點，從內(nèi)容上非常抽象，只要求學(xué)生定性了解。2變化的磁場產(chǎn)生電場的理解采用逐步抽象的方法來幫助學(xué)生理解麥克斯韋的想法。3“變化的電場產(chǎn)生磁場”的理解，可以用哲學(xué)中事物之間是相互聯(lián)系的，可以互相轉(zhuǎn)化的理解。三、教具準(zhǔn)備220V交流電源、變壓器、小燈泡四、學(xué)生活動設(shè)計1通過觀察試驗，發(fā)揮想象能力，畫出變化磁場產(chǎn)生的電場的電場線。2總結(jié)機械波與電磁波的聯(lián)系與區(qū)別五、教學(xué)步驟(一)引入新課人類認(rèn)識客觀世界，發(fā)現(xiàn)新的事物，常有二種方式，一種是從

2、生產(chǎn)實踐，科學(xué)實驗中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物，另一種是從科學(xué)理論出發(fā)，預(yù)言新的事物存在，電磁波的發(fā)現(xiàn)，屬于后一種。麥克斯韋從電磁場理論出發(fā)，運用了較為深奧的數(shù)學(xué)工具，得到了描述電磁場特性的規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。10年后，他的學(xué)生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預(yù)言，發(fā)射并接收了電磁波，從而開創(chuàng)了無線電技術(shù)的新時代。我們現(xiàn)在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個理論。(二)進(jìn)行新課1麥克斯韋的理論要點一，變化的磁場產(chǎn)生電場演示實驗裝置如圖所示，當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢說明了什么？麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生

3、電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。(2)如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考后回答，有電場、無電流。(3)想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？(有)(4)總結(jié)說明，麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)。2變化的電場產(chǎn)生磁場我們知道，電流周圍存在著磁場，麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系。經(jīng)過反復(fù)思考提出一個假設(shè)，變化的電場產(chǎn)生磁場。這一點，我們從哲學(xué)上知道，事物之間是相互聯(lián)系的，可以相互轉(zhuǎn)化。比如根據(jù)麥

4、克斯韋的理論，在給電容器充電的時候，不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場。3電磁場、電磁波(1)概念麥克斯韋根據(jù)自己的理論進(jìn)一步預(yù)言，如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場?？梢?，變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場，這種變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。見課本6-7圖，電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。(2)電磁波的特點是橫波是物質(zhì)波，真空中也能傳播，能獨立存在(與機

5、械波不同)具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性(1)波速公式cfc為真空中速度，電磁波在真空中速度等于光速。無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，見課本表格介紹。六、總結(jié)、擴展麥克斯韋的電磁場理論三點1變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2均勻變化的磁場，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度(或電場強度)的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強度(或電場強度)對時間變化率一定。3不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場4振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。5變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不