第二節(jié)電磁場和電磁波第1頁，共24頁。優(yōu)選第二節(jié)電磁場和電磁波第2頁，共24頁。第3頁，共24頁。變化的磁場產(chǎn)生電場變化的電場產(chǎn)生磁場偉大的預(yù)言麥克斯韋的電磁場理論要點——偉大的預(yù)言第4頁，共24頁。電磁場理論的核心之一變化的磁場產(chǎn)生電場實驗為證如右圖,交流電產(chǎn)生了周期變化的磁場,上面的線圈中產(chǎn)生電流使燈泡發(fā)光討論:如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈,線圈中還有電流電場嗎?線圈不存在時,線圈所處的空間還有電場嗎?若改成恒定的直流電,還有電場嗎?有電場,無電流有無1.變化的磁場產(chǎn)生的電場叫感應(yīng)電場（渦流電場），電場線是閉合的。2.靜止電荷周圍產(chǎn)生的電場叫靜電場，電場線由正電荷起到負電荷終止，不是閉合的。麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。第5頁，共24頁。

總結(jié)：麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)。第6頁，共24頁。麥克斯韋認為在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場,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說明:在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的(渦旋電場)電場線楞次定律的復(fù)習(xí)：線圈中的磁場增強電場線方向如何？第7頁，共24頁。電磁場理論的核心之二:

變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋假設(shè):變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣,會在空間產(chǎn)生磁場,即變化的電場產(chǎn)生磁場洞察力：麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場和磁場的對稱美．第8頁，共24頁。根據(jù)麥克斯韋理論,在給電容器充電的時候,不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場,而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場理解:(1)

電場均勻變化產(chǎn)生穩(wěn)定磁場

(2)非均勻電場變化產(chǎn)生變化磁場Bi＋＋＋＋E增大B第9頁，共24頁。麥克斯韋電磁場理論的理解:恒定的電場不產(chǎn)生磁場（靜止的電荷不產(chǎn)生磁場）恒定的磁場不產(chǎn)生電場（E=NS△B/△t)均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場周期性變化的電場（磁場）叫振蕩電場（磁場）第10頁，共24頁。非均勻變化磁場激發(fā)變化電場均勻變化激發(fā)穩(wěn)定磁場不在激發(fā)若非均勻變化激發(fā)變化磁場均勻變化激發(fā)穩(wěn)定電場非均勻變化電場和磁場的變化關(guān)系第11頁，共24頁。電磁波

電磁波:電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波.電磁場；麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言，如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場……?？梢?，變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。第12頁，共24頁。

赫茲德國物理學(xué)家。1857年生于漢堡。1876年入德累斯頓工學(xué)院學(xué)習(xí)工程，由于對自然科學(xué)的愛好，轉(zhuǎn)入慕尼黑大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理，第二年又轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)，1880年獲得博士學(xué)位。1883～1894年先后在基爾大學(xué)、卡爾斯魯厄大學(xué)和波恩大學(xué)物理學(xué)教授。1894年1月1日因血中毒在波恩逝世，時年36歲。為了紀念他發(fā)現(xiàn)電磁波的卓越貢獻，將頻率的單位命名為赫茲(HZ)。實驗論證

第13頁，共24頁。三．赫茲的電火花麥克斯韋英年早逝，沒有見到科學(xué)實驗對電磁場理論的證明。把天才的預(yù)言變成世人公認的真理，這是赫茲的功勞。第14頁，共24頁。2、赫茲的實驗：赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波第15頁，共24頁。第16頁，共24頁?？茖W(xué)成就

赫茲的主要貢獻是用實驗證明了電磁波的存在，并測出電磁波傳播的速度跟光速相同，還進一步觀察到電磁波具有聚焦、直進、反射、折射，干涉，衍射和偏振等性質(zhì)。遺憾的是，在赫茲用實驗成功地證明了麥克斯韋所預(yù)言的電磁波時，天才的麥克斯韋．已于9年前離開了人世.

1896年3月24日，俄國著名物理學(xué)家波波夫用“海因里?！?shù)婪颉ず掌潯边@一串字母，拍發(fā)了世界上第一份電報。第17頁，共24頁。電磁波的特點:(1)電磁波是橫波,電場強度E和磁感應(yīng)強度B做正弦規(guī)律,二者相互垂直,均與波的傳播方向垂直

(2)電磁波可以在真空中傳播,速度和光速相同.v=λf，不同f的電磁波在同一介質(zhì)中傳播速度不同。(3)電磁波具有波的特性(產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等波的現(xiàn)象）而且從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)頻率不變。（4）電場儲存電能、磁場儲存磁能，電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程是輻射能量的過程第18頁，共24頁。電磁波和機械波的比較機械波電磁波對象周期性變化的量傳播產(chǎn)生干涉、衍射橫波、縱波研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象位移,加速度隨時間和空間周期性變化E和B隨時間和空間周期性變化需介質(zhì)，v只與介質(zhì)有關(guān)，與f無關(guān)不需介質(zhì)，v與介質(zhì)和f都有關(guān)。真空中為C。由質(zhì)點（波源）的振動產(chǎn)生的由周期性變化的電流（電磁振蕩）產(chǎn)生的可以發(fā)生可以發(fā)生皆有只是橫波第19頁，共24頁。電磁波小結(jié):1．變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。2．均勻變化的磁場，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度(或電場強度)的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強度(或電場強度)對時間變化率一定。3．不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場4．變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場，向周圍空間傳播這就是電磁波。第20頁，共24頁。幾點注意:

（3）電磁場中的電場和磁場互相垂直，電磁波在與兩者均垂直的方向傳播。因此電磁波是橫波。

（2）頻率不同的電磁波波長不同；

（1）電磁波傳播不需要任何介質(zhì)；（4）電磁場具有電磁能，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播。（5）麥克斯韋從理論上預(yù)見：電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度。即電磁波在真空中的傳播速度C=3.0×108m/s這個預(yù)見后來得到了證實（6）赫茲用實驗證實了麥克斯韋理論的正確性（1888年）（7）電磁波在空間以一定的速度傳播，其波長λ、頻率f、和波速v的關(guān)系遵從波動的一般關(guān)系v=λT=λ?f第21頁，共24頁。隨堂練習(xí)：1.關(guān)于電磁波在真空中的傳播，下列說法中正確的是（）

A.頻率越高，傳播速度越大

B.波長越長，傳播速度越大

C.電磁波的能量越大，傳播的速度越大

D.頻率、波長、能量的強弱都不影響電磁波的傳播速度D第22頁，共24頁。2.關(guān)于電磁波和電磁場，下列說法中正確的是（