4.2 电磁场与电磁波 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

4.2 电磁场与电磁波 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、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。 如图，导体环居于磁场越来越强的磁场中。问： (1)环中的感应电流的方向？ 顺时针 (2)如果环有个小缺口不闭合，有感应电流吗？有感应电动势吗？如果有，正电荷聚在哪一端？哪一端相当于电源的正极？　 A B 没有感应电流，有感应电动势，A端相当于电源正极。 一、变化的磁场产生电场 如图，导体环居于磁场越来越强的磁场中。问： A B (3)猜想推动导体环中的自由电荷定向运动形成电源电极的是什么力？ 麦克斯韦认为：变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，把它叫做感生电场。即是感生电场对自由电荷的电场力推动自由电荷定向运动，形成电源电极。 一、变化的磁场产生电场 正极 负极 + + + + + + +     从功、能两个方面来看，由于非静电力克服了电场力做功；从而将其他形式的能转化为电势能。 【分析】：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。 一、变化的磁场产生电场 麦克斯韦经过反复思考大胆地假设：变化的电场也相当于一种电流，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 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？ 二、变化的电场产生磁场 【现象】：变化的电场周围小磁针发生摆动 实验:用手摇起电机给电容器充电时，电容器两极板间产生了变化电场，观察小磁针情况。 8 根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间中有周期性变化的电场，那么，它就在空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的周期性变化的电场……。于是，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。 B B E E E E 三、电磁波 1.变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。 2.电磁波传播的速度等于光速。光是一种电磁波。 3.电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。电磁波是横波。 四、赫兹的电火花 麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。 赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。 11 当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。 $