14.1 电磁波的发现

141 电磁波的发现【学习目标】1、定性理解麦克斯韦电磁场理论的两个核心： 变化的磁场产生电场； 变化的电场产生磁场2、了解电磁场和电磁波的初步概念及其应用；3、知道真空中电磁波的速度等于真空中光的速度；【学习重点】 了解电磁场和电磁波的初步概念及其应用；【学习难点】 定性理解麦克斯韦电磁场理论的两个核心： 变化的磁场产生电场； 变化的电场产生磁场【学习过程】一、伟大的预言1、变化的磁场产生电场如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生 ，其实质是变化的磁场在它周围空间产生了 ，电路中的自由电荷在 作用下做 运动，形成了感应电流。即使在变化的磁场周围没有 ，同样产生 。2、变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场，麦克斯韦确信自然规律的 性与 性，他大胆假设：变化的电场会在空间产生 。3、根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起 的磁场；这个 的磁场又引起新的 的电场于是， 和 交替产生，由近及远地向周围传播。一个伟大的预言诞生了空间可能存在电磁波。二、电磁波电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的 和 相互垂直，而且二者均与 方向垂直。在电磁波中，E和B这两个物理量都随 和 做周期性变化。麦克斯韦揭示了 、 、 现象在本质上的统一性（即光的电磁本质），他预言了电磁波的速度等于 。三、赫兹实验1、实验装置：如图所示2、实验现象：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火花。3、现象分析：当感应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 。这种电磁场以 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的 ，使得导线环的空隙中也产生了火花。4、结论：证实了 的存在。5、在以后的一系列实验中，赫兹观察到了电磁波的 、 、 、 和 等现象。还通过测量证明，电磁波在真空中具有与 相同的速度。赫兹证实了麦克斯韦关于 理论。 是人类历史上第一个捕捉到了电磁波。【思考与讨论】 变化的电场一定能产生变化的磁场吗？【疑难点拨】 如何理解麦克斯韦的电磁场理论对于麦克斯韦电磁场理论的内容，不仅要知道“变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场”，而且要进一步知道：均匀变化的磁场产生稳定的电场（稳定的电场不再产生磁场），均匀变化的电场产生稳定的磁场（稳定的磁场不再产生电场）；周期性非均匀变化的磁场产生同周期性非均匀变化的电场，周期性非均匀变化的电场产生同周期性非均匀变化的磁场。(B级)【跟踪训练】 关于电磁场理论，下列说法正确的是 （ ）A、 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场；B、 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，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、 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场；【当堂检测】(A级) 1、关于电流周围的磁场，下列说法正确的是 （ ）A、稳恒电流周围不产生磁场；B、稳恒电流周围产生稳定的磁场；C、正弦式电流周围产生变化的磁场；D、正弦式电流周围产生稳定的磁场；(A级)2、真空中，所有的电磁波都具有相同的 （ ）A、频率 B、波长 C、波速 D、能量(B级)3、某电路的电场随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是（ ） (B级)4、下列关于电磁波的叙述中正确的是（ ）A、电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播；B、电磁波在任何介质中的传播速度均为；C、电磁波不能产生干涉、衍射现象；D、电磁波中的电场做周期性变化；(C级)5、某空间出现如图所示的一组闭合电场线