《電磁場(chǎng)與電磁波》授課課件

第二節(jié)電磁場(chǎng)與電磁波偉大的物理學(xué)家—麥克斯韋麥克斯韋(1831-1879)簡(jiǎn)介英國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。15歲在“愛(ài)丁堡皇家學(xué)報(bào)”發(fā)表論文，1854年從劍橋大學(xué)畢業(yè)，卡文迪許試驗(yàn)室首任主任，寫了100多篇有價(jià)值的論文，是一位可以與牛頓、愛(ài)因斯坦相提并論的科學(xué)家。主要貢獻(xiàn)：（1）建立電磁場(chǎng)理論（2）預(yù)言電磁波的存在電磁場(chǎng)理論1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)。非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場(chǎng)。2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)——電磁場(chǎng)。電磁波的產(chǎn)生電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播，形成電磁波。電磁波的發(fā)射：條件：1.足夠高的振蕩頻率；2.電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間。電路的改造：1.增大d，減小s→C↓

減小線圈匝數(shù)→L↓2.開(kāi)放電路：使電場(chǎng)和磁場(chǎng)擴(kuò)展到外部空間。增大振蕩頻率電磁波的特點(diǎn)1、E和B相互垂直且都垂直于傳播方向.——電磁波是橫波2、遵從波的一般規(guī)律：

v=λf且能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象3、真空中的電磁波速：c=3.0×108m/s4、電磁波的發(fā)射過(guò)程就是輻射能量的過(guò)程.5、電磁波的傳播不需要介質(zhì).科學(xué)歷程麥克斯韋→建立電磁場(chǎng)理論→預(yù)言電磁波的存在20多年后赫茲→實(shí)驗(yàn)證實(shí)→測(cè)定λ

、f——得到波速c

研究電磁波的反射、折射、衍射、干涉等。1.下列說(shuō)法正確的是(AC)A.恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)B.穩(wěn)定電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)D.均勻變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成由近及遠(yuǎn)的電磁波2.當(dāng)電磁波的頻率增加時(shí)，它在真空中的速度將(C)A.減小B.增大C.不變D.減小、增大和不變均有可能3.為了使發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)增為原來(lái)的2倍，可以將振蕩電路的電容(A)A.變?yōu)樵瓉?lái)的4倍B.變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C.減為原來(lái)的一半D.減為原來(lái)的1/44.關(guān)于電磁波的傳播速度，以下敘述正確的是(D)A.波長(zhǎng)越長(zhǎng)，傳播速度越快B.頻率越高，傳播速度越快C.發(fā)射量越大，傳播速度越快D.所有電磁波在真空中的傳播速度都一樣大5.在LC振蕩電路中，已知L=1.0×10-2H，C=1.0×10-10F，從開(kāi)始放電起到振蕩電流第一次達(dá)到最大，經(jīng)歷的時(shí)間為1.57×10-6s，該電路產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)為1884m.能力·思維·方法【例1】關(guān)于麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下面幾種說(shuō)法正確的是(D)A.在電場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

B.任何變化電場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

C.均勻變化的電場(chǎng)周圍空間能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

D.振蕩電場(chǎng)在它的周圍空間一定能產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)【解析】首先要明確，不變化的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果電場(chǎng)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，如果電場(chǎng)是周期性變化的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也將是同頻率的周期性變化的，反之也成立.綜上所述答案為D【例2】在以下幾種反映電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像中，能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的是BCDE；能夠形成電磁波的是CE.【解析】穩(wěn)定的電場(chǎng)周圍沒(méi)有磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，振蕩電場(chǎng)周圍產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng).【例3】無(wú)線電發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁波的頻率由LC振蕩電路決定.若LC電路中的電容器電容C=2.0×10-8F，線圈自感系數(shù)L=3.2mH，發(fā)射出的電磁波的波長(zhǎng)是多少?【解析】本題考查的是電磁波的頻率公式和波速公式.由f=

以及v=fλ可λ=2πν，且電磁波的波速如沒(méi)有特殊交待一律是以真空中的光速為標(biāo)準(zhǔn).答案為1.5×104m.延伸·拓展【例4】如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)外有一帶正電的粒子(重力不計(jì))靜止在某點(diǎn)外，當(dāng)磁場(chǎng)均勻增強(qiáng)時(shí)，該粒子的運(yùn)動(dòng)情況是(C)A.仍靜止在某點(diǎn)處