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第十四章 电磁波 第1节 电磁波的发现 1 麦克斯韦少年时在数学上极有天赋 2 麦克斯韦受到法拉第巨大的激励 3 前人工作的成果是麦克斯韦取得成功的基石 一 电磁波发现的背景 1 两个基本观点 a 变化的磁场产生电场 b 变化的电场产生磁场 二 伟大的预言 麦克斯韦电磁场理论的两大基本要点是 1 不仅电荷能够产生电场 变化的磁场也能产生电场 2 不仅电流能够产生磁场 变化的电场也能产生磁场 按照这个理论 变化的电场和磁场总是相互联系的 形成不可分割的统一体 电磁场 电场和磁场是电磁场这个统一体的两种具体表现形式 二 伟大的预言 电磁场理论的核心之一 变化的磁场产生电场 实验为证 如右图 交流电产生了周期变化的磁场 上面的线圈中产生电流使灯泡发光 讨论 如果用不导电的塑料线绕制线圈 线圈中还有电流电场吗 线圈不存在时 线圈所处的空间还有电场吗 若改成恒定的直流电 还有电场吗 有电场 无电流 有 无 二 伟大的预言 麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场 是一种普遍存在的现象 跟闭合电路是否存在无关 导体环只是用来显示电流的存在 说明 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 涡旋电场 二 伟大的预言 电磁场理论的核心之二 变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设 变化的电场就像导线中的电流一样 会在空间产生磁场 即变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论 在给电容器充电的时候 不仅导体中的电流要产生磁场 而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场 理解 1 电场均匀变化产生稳定磁场 2 非均匀变化产生变化磁场 二 伟大的预言 麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场 二 伟大的预言 非均匀变化的磁场 变化电场 若是均匀变化 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 变化磁场 若是均匀变化 稳定电场 若非均匀变化 2 电磁波形成示意图 激发 激发 激发 激发 二 伟大的预言 2 电磁波中的电场和磁场互相垂直 电磁波在与二者均垂直的方向传播 所以电磁波是横波 3 电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度 C 3 108m s 三 电磁波的特点 1 不需要传播介质 可以在真空中传播 1 试验装置 a 连接感应圈的两个金属球 b 导线环上的两个金属球 2 试验现象 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了火花 3 现象解释 当感应圈两个金属球间有火花跳过时 立刻产生了一个交变电磁场 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
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