14.1电磁波的发现.ppt

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1、第十四章第十四章 电磁波电磁波通讯卫星 宇航员在外太空是通过什么与地宇航员在外太空是通过什么与地球保持通信的？球保持通信的？电磁波看不见、摸不着，人们是电磁波看不见、摸不着，人们是怎么发现它的呢？怎么发现它的呢？zx思考：思考：1856年，发表了第一篇电磁学年，发表了第一篇电磁学论文论文论法拉第的力线论法拉第的力线。这篇。这篇论文仅限于把法拉第的思想翻译论文仅限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的成数学语言，还没有引导到新的结果。结果。1862年，发表了第二篇论文年，发表了第二篇论文论论物理力线物理力线。发展了法拉第的思想，。发展了法拉第的思想，扩充到变化的磁场产生电场，而且扩充到

2、变化的磁场产生电场，而且大胆假设：变化的电场产生磁场，并大胆假设：变化的电场产生磁场，并预言了电磁波的存在。预言了电磁波的存在。1873年，出版了科学名著年，出版了科学名著电磁电磁理论理论，系统、全面、完美地阐述，系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。了电磁场理论。麦克斯韦（麦克斯韦（JamesClarkMaxwell，18311879）一、伟大的预言一、伟大的预言 演示实验思考：磁铁插入线圈，你看到了什么现象？讨论讨论:（1）电流计的指针发生偏转说明了什么？）电流计的指针发生偏转说明了什么？麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场正是这种电场

3、(涡旋电场涡旋电场)在线圈中驱使自由电子在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流做定向的移动，引起了感应电流。（3）如果电路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动）如果电路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？势吗？有电场吗？有电场、无电流。有电场、无电流。（4）若空间中没有线圈，还有电场存在吗？）若空间中没有线圈，还有电场存在吗？有有！（2）产生感应电流的条件？）产生感应电流的条件？（4 4）总结总结：麦克斯韦认为麦克斯韦认为闭合电路闭合电路只不过用只不过用来来显示电场的存在显示电场的存在，闭合电路闭合电路不存在时，不存在时，变变化的磁场同样在周围空间产生电场，化的磁

4、场同样在周围空间产生电场，即这是即这是一种普遍存在的现象，一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在跟闭合电路是否存在无关无关。v1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场讨论与交流讨论与交流磁现象和电现象有哪些相似之处？磁现象和电现象有哪些相似之处？奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应法拉第法拉第电磁感应现象电磁感应现象麦克斯韦经过反复思考大胆地麦克斯韦经过反复思考大胆地假设假设：变化变化的电场也相当于一种电流，会在空间产生磁场，的电场也相当于一种电流，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。即变化的电场产生磁场。网网2变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场既然既然变化的磁场能够在空间产生电场，那

5、变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场么，变化的电场能不能够能不能够在空间产生磁场？在空间产生磁场？恒定恒定的磁场不产生电场的磁场不产生电场均匀变化均匀变化的磁场产生的磁场产生恒定恒定的电场的电场周期性变化的磁场周期性变化的磁场产生产生同频率同频率的的周期性变化周期性变化电场电场非均匀变化的磁场非均匀变化的磁场产生变化的电场产生变化的电场麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论的理解的理解E Et tO OB Bt tO Ot tB B O OE EO Ot t正弦曲线正弦曲线振荡振荡磁场磁场振荡振荡电场电场E E与与B B频率相同频率相同1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场2 2、

6、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场恒定恒定的电场不产生磁场的电场不产生磁场均匀变化均匀变化的电场产生的电场产生恒定恒定的磁场的磁场周期性变化的电场周期性变化的电场产生产生同频率同频率的的振荡磁场振荡磁场非均匀变化的电场非均匀变化的电场产生产生变化的磁场变化的磁场一个伟大的预言 如果在空间某区域中有周期性变化如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场变化的电场于是，变化的电场和变于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成了一个不可分化的磁场交替产生，形成了一个

7、不可分割的统一体割的统一体电磁场电磁场。电磁场由远及。电磁场由远及近地向周围传播，近地向周围传播，一个伟大的预言诞生一个伟大的预言诞生了了空间可能存在电磁波。空间可能存在电磁波。二、电磁场、电磁波二、电磁场、电磁波变化的电场变化的电场和和变化的磁场变化的磁场交替产生，由交替产生，由近及远地传播。这种近及远地传播。这种变化的变化的电磁场电磁场在空间在空间以一定的速度传播的过程叫做以一定的速度传播的过程叫做电磁波。电磁波。电磁波的特点：电磁波的特点：1、电磁波是横波电磁波是横波电磁波在真空中传播时，它电磁波在真空中传播时，它的电场强度的电场强度E与磁感应强度与磁感应强度B相互垂直，而且二相互垂直，

8、而且二者均与波的传播方向垂直者均与波的传播方向垂直 EB V EB V 2 2、电磁波可以在电磁波可以在真空真空中中传播速度等于光速传播速度等于光速。光光的本质是电磁波。的本质是电磁波。3 3、电磁波具有波的共性，能发生电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应射、多普勒效应和和偏振偏振现象。现象。赫兹赫兹Heinrich Rudolf Hertz，1857-1894三、赫兹的电火花三、赫兹的电火花赫兹的电火花实验原理图赫兹的电火花实验原理图赫兹赫兹用用实验证实实验证实电磁波的存在电磁波的存在赫兹赫兹用用实验证实实验证实电磁波的存在：电磁波的存在：令人振奋

9、的电火花令人振奋的电火花1 1）观察到了电磁波的反射）观察到了电磁波的反射,折射折射,干涉干涉,偏振和偏振和衍射等现象衍射等现象.2 2）还测量出光的）还测量出光的和和f f，算出电磁波和光有相，算出电磁波和光有相同的速度同的速度.3 3）奠定了无线电技术基础）奠定了无线电技术基础赫兹在人类历史上赫兹在人类历史上首先首先捕捉到了电磁波捕捉到了电磁波生活中电磁波生活中电磁波一、麦克斯韦的电磁场理论一、麦克斯韦的电磁场理论 1.1.变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 2.2.变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场小结：小结：二、电磁场、电磁波二、电磁场、电磁波三、三、赫兹的电火花赫兹的电火花问题与

10、练习：问题与练习：1关于电磁场理论，下列说法正确的是关于电磁场理论，下列说法正确的是()A稳定的电场周围能产生磁场稳定的电场周围能产生磁场B变化的电场周围产生的磁场一定也是变化变化的电场周围产生的磁场一定也是变化C均匀变化的电场周围产生的磁场一定也是均匀变化的电场周围产生的磁场一定也是均匀变化均匀变化D振荡电场周围产生同频率的振荡磁场振荡电场周围产生同频率的振荡磁场D2下列关于电磁波的说法正确的是下列关于电磁波的说法正确的是()A电磁波是电磁场由近及远的传播电磁波是电磁场由近及远的传播B电磁波在任何介质中的传播速度都电磁波在任何介质中的传播速度都是是3108m/sC电磁波也能发生干涉和衍射现象

11、电磁波也能发生干涉和衍射现象D电磁波由真空进入某种介质时，波长将变短电磁波由真空进入某种介质时，波长将变短ACDn3 3、比较电磁波和机械波，下列说法中、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）正确的是（）nA A、电磁波和机械波都可以在真空中传、电磁波和机械波都可以在真空中传播播nB B、电磁波和机械波都是传递能量的一、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式种形式nC C、电磁波和机械波都能产生反射、干、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象涉、衍射、偏振现象nD D、电磁波和声波都是纵波、电磁波和声波都是纵波BC4 4、任何电磁波在真空中都具有相同的（、任何电磁波在真空中都具有相同的（）(A)(A)频率频率 (B)(B)波长波长 (C)(C)波速波速 (D)(D)能量能量C C作业：作业：课后问题与练习课后问题与练习1、2、3