4.2 电磁场与电磁波 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第2节电磁场与电磁波 第四章电磁振荡与电磁波 科学家们设想，为了进一步地开发利用太阳能，建设太空太阳能发电站，将发电站发射到同步轨道上，展开巨大的太阳能电池板，接收太阳能发电。发出的电要怎样才能输送到地球上呢？ 新知探究 提示：讨论利用电磁波的可行性。 知识点 电磁场 变化的磁场产生电场 实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 1 新知探究 知识点 电磁场 变化的磁场产生电场 麦克斯韦对该问题的见解：回路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。 该现象的实质：变化的磁场产生了电场。 1 新知探究 知识点 电磁场 变化的电场产生磁场 麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场。 1 新知探究 知识点 电磁场 【例1】 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是(　　)。 A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场 B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场 C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场 1 新知探究 知识点 电磁场 解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，只有D项正确。 答案：D 1 新知探究 知识点 电磁场 题后反思：“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。 1 新知探究 知识点 电磁场 题后反思：“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。 1 新知探究 知识点 电磁波 电磁波的产生： 如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀变化的磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场……于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 2 新知探究 知识点 电磁波 电磁波是横波： 根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。 2 新知探究 知识点 电磁波 电磁波的速度： 麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速。 2 新知探究 知识点 赫兹的电火花 (1)赫兹的实验：如图所示。 3 新知探究 知识点 赫兹的电火花 (2)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。 (3)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。 3 新知探究 知识点 赫兹的电火花 (4)实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。 (5)赫兹的其他实验成果：赫兹做了一系列的实验，观察了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。 3 新知探究 名师指点 电磁波的特点有哪些？ 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，注意机械波在不同介质中速度不同，其传播速度由介质决定。 2．不同电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。 3．在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度相同：v＝c，且c＝λf, λ＝。 名师指点 电磁波的特点有哪些？ 4．因为电磁波是交变电磁场互相激发产生的，所以电磁波传播时不需要介质，可在真空中传播。 5．电磁波是横波，电场方向与磁场方向都跟传播方向垂直。 6．电磁波遇到其他物体时，能发生反射、折射等现象。 7．电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。 8．电磁波可以脱离“波源”独立存在。电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，空间中的电磁波仍继续传播。 名师指点 电磁波与机械波的比较 机械波 电磁波 对象 研究力学现象 研究电磁现象 周期性变化的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播不需要介质，在真空中波速总是c，在介质中传