4.2电磁场与电磁波-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第二册）

第四章 电磁振荡与电磁波 4.2电磁场与电磁波 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？ 情景引入 一、电磁场 电磁场理论的核心之一 1.变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为在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，导体环只是用来显示电流的存在。 注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场） 这实际上是个假设。这个假设基于电磁感应现象，是很自然的。 一、电磁场 1.变化的磁场产生电场 ①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定的电场 ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 ④非均匀变化的磁场产生变化的电场 E t O B t O t B O E O t 正弦曲线 振荡磁场 振荡电场 E与B频率相同 一、电磁场 2.变化的电场产生磁场 电磁场理论的核心之二 麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。 这是另一个假设。这个假设没有直接的实验做基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更具有创造性。 ①恒定的电场不产生磁场 ②均匀变化的电场产生恒定的磁场 ③周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场 ④非均匀变化的电场产生变化的磁场 实验现象 电磁感应现象 假设一：变化的磁场产生电场 假设二：变化的电场产生磁场 演 示 一、电磁场 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 变化的电场和磁场总是相互联系的， 形成一个不可分割的统一的电磁场。 电场 磁场 电场 电场 磁场 电场 周期性变化的电场 变化的电场和变化的磁场交替产生，形成了一个不可分割的统一体——电磁场。 电磁场由远及近地向周围传播，一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。 二、电磁波 变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 机械波的传播需要介质 电磁波靠电和磁的相互"感应"传播，而不是靠介质的机械传递。 二、电磁波 1.电磁波是横波 电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。即 E⊥B ⊥V。 二、电磁波 麦克斯韦 2.预言光是电磁波 光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡——光是一种电磁波。 二、电磁波 3.赫兹的电火花 赫兹 电火花 传播 火花 当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。 二、电磁波 赫兹实验的模拟 3.赫兹的成果 ①观察到了电磁电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 ②测得电磁波在真空中的速度等于光速c，证明了光是一种电磁波。 ③物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 电磁波与机械波的比较 电磁波 机械波 不同点 相同点 在真空或介质中均可传播 有介质才能传播 波速度由介质决定 传播速度与介质和频率有关（频率越高的电磁波在同一种介质中的传播速度越小） 都会发生折射、反射、衍射、干涉现象 υ ＝λ·f，都是周期性的，都是传播能量的过程 随堂小结 麦克斯韦 麦克斯韦电磁场理论的建立 变化的磁场产生电场 这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。变化的电场产生磁场 电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。 科学漫步 电磁波的发现过程 “磁生电” 赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。 麦克斯韦猜想与假设： 1 . 变化的磁场产生电场 “电生磁” 2 . 变化的电场产生磁场 麦克斯韦 预言了电磁波的存在 预言光是一种电磁波 要点总结 1.有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电磁波的是（　　） 根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场可以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变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成电磁波。而恒定不变的磁场和随时间均匀变化的电场都不能发射电磁波。 D 解析： 做一做 2.关于电磁波，下列说法中正确的是（　　） A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C.电磁波的传播速度等于光速C D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，A