4.2 电磁场与电磁波（含实验视频） 课件 2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

4.2 电磁场和电磁波 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？ 问题： Teaching Analysis 教学分析 2 1.变化的磁场产生电场； 2.变化的电场产生磁场。 Teaching Analysis 教学分析 视频：天才绝世的麦克斯韦 Teaching Analysis 教学分析 “变化的磁场产生电场”的理解： (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)非均匀变化的磁场产生变化的电场。 (4)振荡的磁场产生同频率的振荡电场。 Teaching Analysis 教学分析 “变化的电场产生磁场”的理解： (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)非均匀变化的电场产生变化的磁场。 (4)振荡的电场产生同频率的振荡磁场。 Teaching Analysis 教学分析 变化的电场和变化的磁场相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场 麦克斯韦电磁场理论 Teaching Analysis 教学分析 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。。 Teaching Analysis 教学分析 电磁波 Teaching Analysis 教学分析 麦克斯韦 光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡——光是一种电磁波。 方向：与电场强度E与磁感应强度B互相垂直 Teaching Analysis 教学分析 电磁波的特点： 1、电磁波是横波，在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直． 2、电磁波的传播不需要介质，波速v取决于传播介质，任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速，电磁波的频率在传播过程中不会发生变化。随着介质的不同波长会发生变化。 c＝3.0×108m/s Teaching Analysis 教学分析 11 电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λ/T 说明：①同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中速度小。②不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速 度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。 Teaching Analysis 教学分析 验证了电磁波的存在 赫兹实验 Teaching Analysis 教学分析 1886年，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 13 视频：赫兹实验 Teaching Analysis 教学分析 实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环两个金属小球也跳过电火花。 现象分析：当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。在电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙处也产生了火花。 Teaching Analysis 教学分析 赫兹实验的意义： 证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。 赫兹的其它工作 1）观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象. 2）他还测量出电磁波和光有相同的速度. 从而证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 Teaching Analysis 教学分析 海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857年2月22日－1894年1月1日），德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。 赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。　　 Teaching Analysis 教学分析 17 视频：海因里希·鲁道夫·赫兹 Teaching Analysis 教学分析 电磁波的发射和传播过程就是能量的辐射和传播的过程。 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。 Teaching Analysis 教学分析 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。 19 1．麦克斯韦预言了电磁波的存在，通过实验验证电磁波存在的科学家是(　　) A．贝尔 B．赫兹 C．西门子 D．爱迪生 Teaching Analysis 教学分析 2，电磁波和声波比较，下列说法中正确的是(　　)。 A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需