4-02电磁场与电磁波-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

02.电磁场与电磁波 图片区 1 2022/11/21 电磁学之父：麦克斯韦简介 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831〜1879），英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。1873年出版的《论电和磁》，被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 一.电磁场 1.变化的磁场产生电场 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。这是法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到：既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，也会在空间产生电场。 注意： 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不均匀变化的磁场产生变 化的电场 ④周期性变化的振荡磁场产生同频率周期性变化的振荡电场 2.变化的电场产生磁场 既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场。 注意： 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不均匀变化的电场产生变 化的磁场 ④周期性变化的振荡电场产生同频率周期性变化的振荡磁场 一.电磁场 非均匀变化的磁场 激发 3.电场和磁场的变化关系 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不再激发 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化的电场 非均匀变化的磁场 一.电磁场 4.电磁场 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，这个场叫电磁场。 一.电磁场 1.电磁波：麦克斯韦推断变化的 电场和变化的磁场交替产生，由 近及远地向周围传播形成电磁波。 2.电磁波的特点： ①电磁波传播不需要介质 因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。 ②电磁波是横波 电磁波在空间传播时， 在任一位置上（或任 一时刻）E、B、v三 个矢量相互垂直。 二.电磁波 2.电磁波的特点： ③真空中电磁波的速度等于光速，c=3×108m/s，光也是一种电磁波 麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波！他说：“我们有充分的理由断定，光本身是……按电磁波规律传播的一种电磁振动。” ④电磁波的频率由振源决定，波速由介质决定，波长由振源和介质共同决定。用三者之间存在这样的关系： ⑤电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象 ⑥电磁波具有能量，可以传递信息 二.电磁波 3.电磁波的发现： 1886年，赫兹通过自制的实验装置证实了电磁波的存在。 仪器中有一对抛光的金属小球，两球之间有很小的空气间隙。将两个球连接到产生高电压的感应圈的两端时，两球之间就出现了火花放电。 仪器的另一部分是弯成环状的导线，导线两端也安装两个金属小球，小球之间也有空隙。当把这个导线环放在距感应圈不太远的位置时，他观察到：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球 间也跳过了 火花。 电磁波从 发射器到达 了接收器。 二.电磁波 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。 在以后的一系列实验中，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。他还测得电磁波在真空中的速度等于光速c，证明了电磁波与光的统一性。这样，赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。赫兹的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。 赫兹(1857－1894) 德国物理学家 二.电磁波 当麦克斯韦提出电磁场理论并被赫兹的实验证实以后，电磁场就像光一样真实了。由此，人们认识到物质存在两种形式，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。 4.电磁波的成果 无线电报(1901)广播(1906) 电话(1916) 传真(1923) 电视(1929) 微波(1933) 雷达(1935) 卫星通讯电子计算机因特网等都与电磁波理论相关。  二.电磁波 互联网改变了我们的生活和工作的方式 二.电磁波 微分形式的麦克斯韦方程组 积分形式的麦克斯韦方程组 二.电磁波 例1. 下列说法正确的是 (　　) A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．声波只能在空气中传播 D．光需要介质才能传播 例2.