141电磁波的发现（讲授式）(教育精品).pptx

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1、教学目标教学目标1 1、了解了解麦克斯韦电磁场理论的基础麦克斯韦电磁场理论的基础内容内容以及在物以及在物理学发展史上的物理理学发展史上的物理意义意义；2 2了解电磁波的基本特点及其发展了解电磁波的基本特点及其发展过程过程；3 3、通过通过电磁波体会电磁场的电磁波体会电磁场的物理性质物理性质。机械波是由于振动产生机械波是由于振动产生的！的！新知预习新知预习一、一、伟大伟大的预言的预言1 1、变化变化的磁场产生电场的磁场产生电场：实验：实验基础：如基础：如图所图所示，在变化的磁场中放一个示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生闭合电路，电路里就会产生 。感应电流感应电流 麦克斯韦麦克斯韦对

2、该问题的见解：电路里有对该问题的见解：电路里有 产生，一定是变化产生，一定是变化的的_产生产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。该现象的了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。该现象的实质：变化的实质：变化的 产生了电场。产生了电场。2、变化变化的电场产生磁场的电场产生磁场：麦克斯韦：麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生电场，变化的电场也会在空间产生 。感应电流感应电流磁场磁场磁场磁场磁场磁场新知预习新知预习二、电磁波二、电磁波1 1、电磁波电磁波的产生：如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会的产生：如

3、果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀变化的在空间引起不均匀变化的 ，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的化的 于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成传播，形成 。磁场磁场2、电磁波电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相感应强度互相 ，而且二者均与波的传播方向，而且二者均与波的传播方向 ，因此电磁波是，因此电磁波是 波。波。电场电场电磁波电磁波垂直垂直垂直垂直横横3、电磁波

4、电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速度的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速度等于等于 。光速光速新知预习新知预习三、三、赫兹赫兹的实验的实验1 1、赫兹赫兹利用如利用如图的图的实验装置，证实了实验装置，证实了 的的存在。存在。电磁波电磁波2 2、赫兹赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的具有与光相同的 ，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。，证实了

5、麦克斯韦关于光的电磁理论。速度速度 奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应 法拉法拉第第电磁感应现象电磁感应现象麦克斯韦麦克斯韦是继法拉第之后是继法拉第之后，依，依据据库仑、高斯、欧姆、安培、库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的立了第一个完整的电磁理论电磁理论体体系，不仅科学地系，不仅科学地预言了电磁波预言了电磁波的存在，而且的存在，而且揭示了光、电、揭示了光、电、磁现象的本质磁现象的本质的统一性，完成的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，

6、奠定一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础和无线电工业的基础。韦伯穿过一个又一个欧姆。把回韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我音带给我“我是你忠实而又我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。表示对你的爱。麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦（J.C.Maxwell,18311879)英国物理学家英国物理学家。一、对电磁理论的理解一、对电磁理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场恒定的

7、磁场均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场振荡磁场产生同频率的振荡电场1 1、对麦克斯韦电磁理论的理解、对麦克斯韦电磁理论的理解一、对电磁理论的理解一、对电磁理论的理解2 2、对电磁场的理解、对电磁场的理解(1)(1)电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，那电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场

8、，那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场变化的变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。BBEEEE注意：注意：(1)变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。在的现象，跟闭合电路是否存在无关。(2)在变化的磁场中所产生的电场的电场线是在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场

9、中的电场线是不闭合的。闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的。一、对电磁理论的理解一、对电磁理论的理解2 2、对电磁场的理解、对电磁场的理解 (2)电磁场与静电场、静磁场的比较：电磁场与静电场、静磁场的比较：三者可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的三者可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如成的统一体。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图图3、电磁波的特点：电磁波的特点：（3 3）电磁波电磁波的的频率由振源决定频率由振源决定

10、，同一电磁波在不同介质中，同一电磁波在不同介质中传播，传播，v和和变化，变化，v介介c（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传播速度等于光速光速c=310 8m/s（5 5）电磁波电磁波具有波的共性，能发生具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应多普勒效应和和偏振偏振现象。现象。（6）电磁波电磁波有有能量能量。（4 4）不同不同电磁波在同一介质中传播，速度不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，越高，v越越小；小；f越低，越低，v越越大大一、对电磁理论的理解一、对电磁理论的理解（1 1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者

11、均）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波垂直的方向传播，所以电磁波是横波。EB V 典例分析典例分析例例1、按照按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场、恒定的磁场在周围产生恒定的电场B、变化的磁场在周围产生变化的电场、变化的磁场在周围产生变化的电场C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场均匀变化均匀变化的磁场的磁场（电场）产生（电场）产生恒定恒定的电场（

12、磁场）的电场（磁场）D典例分析典例分析例例2、关于关于电磁波，下列说法中正确的电磁波，下列说法中正确的是是（）A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波远处传播形成电磁波B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波磁波C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象恒定的磁场，不再继

13、续激发电场，形不成电磁波恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波BCD横波横波二、电磁波与机械波的比较二、电磁波与机械波的比较1机械波与电磁波的共性机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：的性质：(1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象；物理现象；(2)都满足都满足v/Tf；(3)波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变。波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变。二、电磁波与机械波的比较二、电磁波与机械波的比较对比内容对比内容电磁波电磁波机械波

14、机械波本质本质 电磁现象电磁现象力学现象力学现象产生机理产生机理由电磁振荡产生由电磁振荡产生由机械振动产生由机械振动产生 周期性变化的周期性变化的量量场强场强E与磁感应强度与磁感应强度B随时随时间和空间作周期性变化间和空间作周期性变化质点的位移质点的位移x、加速度、加速度a随时随时间和空间作周期性变化间和空间作周期性变化波的性质波的性质横波横波既有横波，又有纵波既有横波，又有纵波传播介质传播介质不需要介质，可在真空中不需要介质，可在真空中传播传播只在弹性介质中传播只在弹性介质中传播速度特点速度特点由介质和频率决定由介质和频率决定仅由介质决定仅由介质决定2机械波与电磁波机械波与电磁波的的区别区别

15、典例分析典例分析例例3、比较比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）A、电磁波和机械波都可以在真空中传播、电磁波和机械波都可以在真空中传播B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象D、电磁波和声波都是纵波、电磁波和声波都是纵波机械波只能在机械波只能在介质介质中传播中传播电磁波是电磁波是横波，横波，声波是声波是纵波纵波BC三三、赫兹的电火花、赫兹的电火花赫兹用实验证实电磁波的存在赫兹用实验证实电磁波的存在现象：现象：当当感应

16、圈两个金感应圈两个金属球间有火花跳过时，属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。导线环中也产生了火花。点击观看点击观看三三、赫兹的电火花、赫兹的电火花 微弱的电火花闪烁着麦克斯韦微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。电磁波发现了。典例分析典例分析例例4、任何任何电磁波在真空中都具有相同的（电磁波在真空中都具有相同的（）A、频率频率 B、波长波长C、波速波速 D、能量能量C课

17、课 堂堂 小小 结结1、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场场、变化的电场产生磁场。2、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。电磁电磁场在空间传播场在空间传播形成电磁波。形成电磁波。3、赫兹实验的过程及对无线电技术的贡献。、赫兹实验的过程及对无线电技术的贡献。非均非均匀变匀变化的化的磁场磁场变变化化电电场场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定磁场磁场不再不再激发激发若非均若非均匀变化匀变化变化变化磁场磁场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定电场电场若非均匀若非均匀变化变化电磁电磁波形成示意图：波形成示意图：激激发发激激发发激激发发激激发发课课 堂堂 小小 结结课课 后后 作作 业业1 1、课本作业、课本作业2 2、活页练习、活页练习