麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 【核心知識(shí) 精講精研 】 高二物理 （滬科版2020上海選擇性必修第二冊(cè)）

§8.1

麥克斯韋電磁場(chǎng)理論電磁振蕩電路中的能量有一部分要以電磁波的形式輻射到周圍空間中去，那么，這些電磁波是怎樣產(chǎn)生的？新課導(dǎo)入電磁場(chǎng)理論的核心之一1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)，導(dǎo)體環(huán)只是用來顯示電流的存在。注意：這種電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的（渦旋電場(chǎng)）一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)①均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)EtOBtO②周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)tBOEOt正弦曲線振蕩磁場(chǎng)振蕩電場(chǎng)E與B頻率相同恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)嗎？非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生什么樣的電場(chǎng)？不！變化的！一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)麥克斯韋經(jīng)過反復(fù)思考提出假設(shè)：

變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，即變化的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

既然變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，那么，變化的電場(chǎng)能不能夠在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)？

2、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)①均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)BtOEtO②周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)tEOBOt正弦曲線振蕩電場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)B與E頻率相同恒定的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)嗎？不產(chǎn)生！

非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生什么樣的磁場(chǎng)呢？變化的磁場(chǎng)！

一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象假設(shè)一：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)假設(shè)二：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)二、電磁場(chǎng)理論的意義思考與討論

如果一個(gè)變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，那么下面還要發(fā)生什么現(xiàn)象呢？變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。BBEEEE1、電磁場(chǎng)：恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)1、對(duì)麥克斯韋電磁理論的理解二、電磁場(chǎng)理論的意義非均勻變化的磁場(chǎng)變化電場(chǎng)若是均勻變化穩(wěn)定磁場(chǎng)不再激發(fā)若非均勻變化變化磁場(chǎng)若是均勻變化穩(wěn)定電場(chǎng)若非均勻變化2、電磁波形成示意圖：激發(fā)激發(fā)激發(fā)激發(fā)二、電磁場(chǎng)理論的意義3、電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。波速：v=λ/T=λf

E⊥B⊥V二、電磁場(chǎng)理論的意義3、電磁波的特點(diǎn)：（3）電磁波的頻率由振源決定，同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播，v和λ變化，v介<c（2）電磁波可以在真空中傳播速度等于光速c=3×108m/s（5）電磁波具有波的共性，能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)和偏振現(xiàn)象。（6）電磁波有能量。（4）不同電磁波在同一介質(zhì)中傳播，速度不同，f越高，v越??；f越低，v越大二、電磁場(chǎng)理論的意義例1.如圖甲所示，在變化的磁場(chǎng)中放置一個(gè)閉合電路，電路里產(chǎn)生了感應(yīng)電流；如圖乙所示，空間存在變化的磁場(chǎng)，其周圍產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，下列說法正確的是（）A．甲、乙兩圖一定能持續(xù)產(chǎn)生電磁波B．對(duì)甲圖，從上向下看，電子在回路中沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)C．閉合電路只是檢驗(yàn)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，即使沒有閉合電路空間仍能產(chǎn)生電場(chǎng)D．變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，與閉合電路是否存在有關(guān)C變化的電場(chǎng)與變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波。機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)

電磁波靠電和磁的相互"感應(yīng)"傳播，而不是靠介質(zhì)的機(jī)械傳遞。三、電磁波的驗(yàn)證麥克斯韋預(yù)言光是電磁波

光是按電磁波規(guī)律傳播的一種電磁振蕩——光是一種電磁波。微弱的電火花閃爍著麥克斯韋理論的光輝，赫茲向全世界宣告：電磁波發(fā)現(xiàn)了。三、電磁波的驗(yàn)證赫茲電火花傳播火花

當(dāng)與感應(yīng)圈相連的兩個(gè)金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)，周圍空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場(chǎng)。這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了火花，說明這個(gè)導(dǎo)線環(huán)接收到了電磁波。三、電磁波的驗(yàn)證捕捉電磁波生活中電磁波的產(chǎn)生核彈爆炸X射線照射下的魚X射線照射下的手例3.一束持續(xù)電子流在電場(chǎng)力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則在其周圍的空間中（）A．產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)B．產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C．所產(chǎn)生的磁場(chǎng)又可產(chǎn)生電場(chǎng)D．產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電場(chǎng)形成電磁波C非均勻變化磁場(chǎng)激發(fā)變化電場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定磁場(chǎng)不在激發(fā)若非均勻變化激發(fā)變化磁場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定電場(chǎng)非均勻變化電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化關(guān)系課堂小結(jié)麥克斯韋科學(xué)漫步麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立

變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)這是一個(gè)普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關(guān)。變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)電場(chǎng)就像運(yùn)動(dòng)的電荷，也會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。

麥克斯韋(1831-1879)。麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他依據(jù)庫(kù)侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個(gè)完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。麥克斯韋1831年6月出生于英國(guó)愛丁堡，他的父親原是律師，但他的主要興趣是在制作各種機(jī)械和研究科學(xué)問題，他這種對(duì)科學(xué)的強(qiáng)烈愛好，對(duì)麥克斯韋一生有深刻的影響。

海因里?！?shù)婪颉ず掌潱℉einrichRudolfHertz，1857年2月22日－1894年1月1日），德國(guó)物理學(xué)家，于1888年首先證實(shí)了電磁波的存在。并對(duì)電磁學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，故頻率的國(guó)際單位制單位赫茲以他的名字命名。

赫茲是一個(gè)短命的物理學(xué)家。他于1894年逝世時(shí)，年僅37歲，這無疑是物理學(xué)界的巨大損失。他從21歲考人柏林大學(xué)直到不幸去世，進(jìn)行科學(xué)研究不足15年，然而卻建立了永垂青史的功績(jī)。

1.有四個(gè)電路，其中的電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像分別對(duì)應(yīng)圖中的一個(gè)，其中能發(fā)射電磁波的是（）D牛刀小試2.關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（）A.變化的電場(chǎng)一定在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B.麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，赫茲最先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C.電磁波的傳播速度等于光速CD.各種頻率的電磁波在真空中以不同的速度來傳