§4.2 电磁场与电磁波-《2021-2022学年高二物理同步备课精选课件（人教版选择性必修第二册)》

§4.2　 电磁场与电磁波 奥斯特 电流的磁效应 法拉第 电磁感应现象 麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。——麦克斯韦 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家。 一、电磁场 1、变化的磁场产生电场 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。 线圈中产生感应电动势说明了什么？ 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(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 一、电磁场 如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有！ 一、电磁场 ①均匀变化的磁场产生稳定的电场 E t O B t O ②周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场 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 恒定的磁场产生电场吗？ 非均匀变化的磁场产生什么样的电场？ 不！ 变化的！ 麦克斯韦经过反复思考提出假设： 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ 2、变化的电场产生磁场 一、电磁场 ① 均匀变化的电场产生稳定的磁场 B t O E t O ②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场 t E O B O t 正弦曲线 振荡电场 振荡磁场 B与E频率相同 恒定的电场产生磁场吗？ 不产生！ 非均匀变化的电场产生什么样的磁场呢？ 变化的磁场！ 一、电磁场 二、电磁波 思考与讨论 如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？ 变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。 B B E E E E 1、电磁场： 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 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 1、对麦克斯韦电磁理论的理解 二、电磁波 非均匀变 化的磁场 变化电场 若是均匀变化 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 变化磁场 若是均匀变化 稳定电场 若非均匀变化 3、电磁波形成示意图： 激发 激发 激发 激发 二、电磁波 4、电磁波的特点： （1）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。 波速：v=λ/T=λf 二、电磁波 E⊥B ⊥V 4、电磁波的特点： （3）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介<c （2）电磁波可以在真空中传播速度等于光速 c=3×10 8m/s （5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。 （6）电磁波有能量。 （4）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大 二、电磁波 例1、按照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 B、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 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（电场）产生恒定的电场（磁场） D 例2、关于电磁波，下列说法中正确的是（ ） 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，且与传播方向互相垂直 D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象 恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波 BCD 横波 三、电磁波与机械波的比较 1．机械波与电磁波的共性 机械