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

第四章 电磁振荡与电磁波 2.电磁场与电磁波 教学目标 CONTENT 01 02 03 体验科学思维与实验之美 了解电磁波的产生机理及特性 理解麦克斯韦电磁场理论 2 新课引入 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,这些电磁波是怎祥产生的? 演示： 变化的磁场在闭合回路中产生电流 ~ 闭合电路 感应电流 变化的磁场 小灯泡发光 电场 变化的磁场 涡旋 电磁场 一 知能提升 1. 变化的磁场产生电场 基于“电磁感应现象”的假设，从有形到无形 磁场？ 电场 磁场 化变 电场 静电场 静止电荷 变化电场 运动电荷 变化 2. 变化的电场产生磁场 另一个假设，没有直接的实验基础，出于对自然规律的洞察力，大胆有创造性. 3.规律 （1）恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场不产生电场. （2）均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场. （3）周期性变化的电场产生同周期的磁场，周期性变化的磁场产生同周期的电场. (2)均匀变化的磁场产生恒定的电场； 均匀变化的电场产生恒定的磁场. B t E t E t B t 4.理解： (3)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场又会产生周期性变化的磁场. B t E t 5. 进一步推断(预言) 变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的“电磁场”，变化的电磁场向外传播，就形成了电磁波。 电磁波 二 知能提升 1. 电磁波的传播不需要介质 电和磁的相互“感应”，不是靠介质的机械传递. 沿z轴传播的电磁波 2. 麦克斯韦提出完整的电磁理论后，预言了电磁波在真空中的传播速度为c。 “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”。 1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。 赫兹 (H. R.Hertz. 1857—1894) 3. 赫兹的实验 实验装置： 要验证电磁波存在需要什么装置？ 产生的电路、在一定距离的接收电路（电磁感应）。 接 收 线 圈 发射电路 电磁波 L E C K A B 实验装置的原理图： 实验结果： 令人振奋的电火花 实验的重要意义：证实了电磁波的存在；为以后的一系列实验打下基础，并且测量了电磁波的速度；为无线电技术发展开拓了基础。 4. 电磁波的特点 电场强度、磁感应强度、传播速度三个量相互垂直（横波）； 真空中的传播速度等于c。 电场强度E 和磁感应强度B 随时间和空间做周期性变化。 做正弦变化的电场或磁场所引起的电磁波在某一时刻的图像. 对比内容 电磁波 机械波 本质 电磁现象 力学现象 产生机理 由电磁振荡产生 由机械振动产生 周期性变化的量 场强E与磁感应强度B随时间和空间作周期性变化 质点的位移x、加速度a随时间和空间作周期性变化 波的性质 横波 既有横波，又有纵波 传播介质 不需要介质，可在真空中传播 只在弹性介质中传播 速度特点 由介质和频率决定 仅由介质决定 机械波与电磁波的区别 5. 电磁场的物质性 电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。 原子和分子构成的实物 以电磁场为代表的场 物质 电磁场理论的提出和证实统一了电、光、磁三个分支，是物理学发展的一个划时代的里程碑。 17世纪，牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，建立了经典力学体系，实现第一次大综合。 经典物理的三次综合 19世纪，麦克斯韦在库仑、安培、法拉第等物理学家研究的基础上，利用高超的数学技能，把电、磁、光统一起来，实现第三次大综合 。 19世纪，经过迈尔、焦耳等人的研究，热与能、热运动的宏观表现与微观机制统一起来，实现了物理学史上的第二次大综合 。 典例精析 例：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 BCD 解析：均匀变化的电场激发恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波，A错误；振荡电场和振荡磁场互相激发，能形成电磁波，电磁波是横波，能产生波的特有现象，BCD正确。 课堂小结 一、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。 二、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。电磁场在空间传播形成电磁波。 三、赫兹实验的过程及对无线电技