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第二節(jié)電磁場與電磁波第1頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月偉大的英國物理學家麥克斯韋(1831-1879)。在總結(jié)了前人的大量研究成果的基礎(chǔ)上,經(jīng)過嚴謹?shù)臄?shù)學論證,展開了大膽的猜想與假設(shè),建立了具有劃時代意義的電磁場理論,并且預言了電磁波的存在第2頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月一:麥克斯韋電磁場理論的基本思想1.根據(jù):前人的實驗事實,在變化的磁場中放置一個閉合電路,電路中將會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這是我們熟悉的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。第3頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月2.麥克斯韋認為:電路里產(chǎn)生感應(yīng)電流,是由于導體中的自由電荷受到電場力的驅(qū)使而做定向移動,說明電路所在的空間存在電場,這個電場是由變化的磁場引起的。―――――變化的磁場周圍產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象。
第4頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月3.學生討論與交流:變化的磁場產(chǎn)生的電場與我們熟悉的靜電場有何不同?靜電場的電場線是由正電荷出發(fā),終止于負電荷,是不閉合的。而變化的磁場產(chǎn)生的電場沒有起點也沒有終點,是閉合的“旋渦電場”第5頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月4.提出:變化的電場能否也產(chǎn)生磁場?三個實驗去驗證:(1)靜止電荷周圍的小磁針不偏轉(zhuǎn)(2)運動電荷周圍的小磁針偏轉(zhuǎn)(3)電容器充電時周圍的小磁針發(fā)生擺動麥克斯韋認為:靜止電荷周圍是穩(wěn)定的電場,不產(chǎn)生磁場;而電荷運動時,周圍的小磁針擺動說明小磁針所在處產(chǎn)生了另一個磁場,使小磁針擺動,這個磁場是由電荷運動在周圍空間產(chǎn)生變化的電場而引起的。―――――變化的電場周圍產(chǎn)生磁場是一種普遍存在的現(xiàn)象。第6頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月5.學生討論與交流:磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象有哪些相似之處?自然界中有正負兩種電荷,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。自然界中也只有南北兩種磁極,同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引。奧斯特發(fā)現(xiàn)電能生磁,法拉第發(fā)現(xiàn)磁能生電,麥克斯韋正是相信電場與磁場有對稱之美,才從“變化的磁場周圍產(chǎn)生電場”聯(lián)想到“變化的電場周圍產(chǎn)生磁場”,并提出了大膽的假設(shè)!第7頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月6.麥克斯韋電磁場理論的基本思想:(1)均勻變化的磁場(或電場)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(或磁場)(2)非均勻變化的磁場(或電場)產(chǎn)生變化的電場(或磁場)。(3)按三角函數(shù)規(guī)律變化的振蕩磁場(或電場)產(chǎn)生同頻率的三角函數(shù)規(guī)律變化的振蕩電場(或磁場)(4)變化的磁場產(chǎn)生電場,變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系,形成一個不可分離的統(tǒng)一場,這就是電磁場第8頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月二:電磁波的產(chǎn)生及其特點1.電磁波的產(chǎn)生:如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場,這個變化的電場就會在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場;這個變化的磁場又會在較遠的空間引起周期性的電場……這樣變化的電場和磁場就不局限于空間某區(qū)域。而是由近及遠地向周圍空間傳播出去,電磁波這樣由近及遠地傳播,就形成電磁波第9頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月2.電磁波的特點(1)電磁波中電場和磁場相互垂直,電磁波在與兩者均垂直的方向傳播。因此電磁波是橫波(2)兩個相鄰的波峰(或波谷)之間的距離等于電磁波的波長。電磁波在空間以一定的速度傳播,經(jīng)過一個周期的時間,傳播一個波長的距離。即其波長λ,頻率?(周期Τ),波速υ之間遵循的關(guān)系:υ=λ/Τ=λ?
(3)電磁波的頻率即為電磁振蕩的頻率,它由波源決定,與介質(zhì)無關(guān)。電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空傳播速度,c=3.0×108m/s(4)電磁波與機械波一樣,也能產(chǎn)生反射,折射,干涉,衍射等現(xiàn)象,也是傳播能量的一種形式。(5)電磁波傳播不需要借助于任何介質(zhì),在真空中也能傳播,因為電磁波的傳播是依靠電場和磁場的相互激發(fā),而不是依靠物質(zhì)的機械傳遞。第10頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月3.學生討論與交流:從電磁波的特點出發(fā),你認為電磁場是客觀存在的嗎?根據(jù)電磁波的特點中的第(5)點可知,電磁場本身就是一種特殊形態(tài)的物質(zhì),無需借助其他物質(zhì)來傳播
第11頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月三:電磁場的物質(zhì)性1.幾種特殊電磁波的例子:(1)微波爐是利用電磁波進行加熱食物。說明電磁場具有能量。(2)俄國物理學家列別捷夫測量除光對被照射的物體有壓力。2.結(jié)論:電磁波具有運動能量,以及與其他物質(zhì)相互作用的屬性,都是物質(zhì)的性質(zhì)。電磁波具有物質(zhì)一般性質(zhì)的同時,也具有特殊的性質(zhì)。第12頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月(四):麥克斯韋電磁場理論的意義1.電磁場理論的建立,經(jīng)歷了“實踐――理論――實踐”這一科學發(fā)展的過程是物理學發(fā)展史上的典型案例。2.麥克斯韋的電磁場理論,實現(xiàn)了從經(jīng)典物理學向現(xiàn)代物理學的重大轉(zhuǎn)折。第13頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月習題1.下列有關(guān)電磁場的說法中,正確的是A.變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場B.變化的電場一定產(chǎn)生磁場C.變化的磁場一定產(chǎn)生周期性變化的電場D.周期性變化的電場一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(BD)2.下面說法正確的是A.恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B.均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C.靜止電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D.變化的電場和磁場互相激發(fā),形成由近及遠傳播的電磁場(BD)第14頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月3.關(guān)于電磁場的下列說法中正確的是A任何變化的電場都會在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場B任何變化的磁場都會在周圍空間產(chǎn)生變化的電場C只有非均勻變化的磁場才會在周圍空間產(chǎn)生變化的電場D只有非均勻變化的電場才會在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場4.空間某處存在一個變化的磁場,正確的是A在變化的磁場周圍一定能產(chǎn)生變化的電場B在磁場中放一個閉合線圈,線圈一定有感應(yīng)電流C在磁場中放一個閉合線圈,線圈不一定有感應(yīng)電流D變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,跟閉合線圈的存在與否沒有關(guān)系(CD)
(CD)第15頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月5.關(guān)于聲波和電磁波的比較,下列說法正確的是A.聲波是由生源產(chǎn)生的機械振動向遠處的傳播,電磁波是由場源產(chǎn)生的電磁場向遠處的傳播B.聲波只是在介質(zhì)中傳播,電磁波可以在真空中傳播C.由空氣進入水中傳播時,聲波的傳播速度變大,電磁波的傳播速度變小D.由水中進入空氣時,聲波的波長變長,電磁波的波長變短6.在經(jīng)典物理學發(fā)展史中,出現(xiàn)過四個里程碑式的人物:伽利略,牛頓,法拉第和麥克斯韋。愛因斯坦認為他們同樣偉大,你如何理解?查找相關(guān)的資料,寫一篇報告。(ABC)第16頁,課件共18頁,創(chuàng)作于2023年2月四:小結(jié)本章的主要內(nèi)容1.麥克斯韋電磁場理論的基本思想:(1)均勻變化的磁場(或電場)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(或磁場)。(2)非均勻變化的磁場(或電場)產(chǎn)生變化的電場(或磁場)。(3)按三角函數(shù)規(guī)律變化的振蕩磁場(或電場)產(chǎn)生同頻率的三
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