高中物理 第四章 电磁波及其应用 第1讲 电磁波的发现课件 新人教版选修11.pptVIP

第1讲电磁波的发现 目标定位 1 理解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 了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场 2 了解电磁场在空间传播形成电磁波 3 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献 体会两位科学家研究物理问题的方法 一 伟大的预言1 变化的磁场产生电场 1 在变化的磁场中放一个闭合的电路 由于穿过电路的 电路里会产生感应电流 这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了 2 即使在变化的磁场中没有闭合电路 也同样要在空间产生 磁通量发生变化 电场 电场 2 变化的电场产生磁场变化的电场也相当于一种电流 也在空间产生 即变化的电场在空间产生 3 不仅预言了电磁波的存在 而且揭示了 现象在本质上的统一 磁场 磁场 麦克斯韦 电 磁 光 想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场 关于 变化的电场能够产生磁场 的观点 他是在什么情况下提出的 答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场 麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐 相信电场与磁场有对称之美 他认为 既然变化的磁场能够在空间产生电场 那么变化的电场也能够在空间产生磁场 二 电磁波1 电磁波的产生 如果在空间某区域有不均匀变化的电场 那么这个变化的电场就在空间引起变化的 这个变化的磁场又会引起新的 于是 变化的电场和磁场交替产生 由近及远地传播 这样由近及远地传播 就形成 2 特点 1 电磁波 在真空中传播 2 电磁波的传播速度等于 3 光在本质上是一种 4 光是以 形式传播的一种电磁振动 磁场 变化电场 电磁场 电磁波 可以 光速 电磁波 波动 想一想空间存在如图4 1 1所示的电场 那么在空间能不能产生磁场 在空间能不能形成电磁波 图4 1 1 答案如图所示的电场是均匀变化的 根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场 但磁场恒定 不会再在较远处激发起电场 故不会产生电磁波 三 赫兹的电火花1 赫兹首先捕捉到 在以后的一系列实验中 证明了 与光具有相同的性质 他还测得 电磁波在真空中具有与 相同的传播速度c 2 证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 3 被誉为无线电通信的先驱 后人为了纪念他 把 的单位定为赫兹 电磁波 电磁波 光 赫兹 赫兹 频率 想一想是赫兹预言了电磁波的存在 并用实验证实其存在的吗 答案不是 麦克斯韦预言了电磁波的存在 赫兹通过实验证实了电磁波的存在 一 对麦克斯韦电磁场理论的理解1 变化的磁场产生电场 如图4 1 2所示 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 导体环 是否存在无关 导体环的作用只是用来显示电流的存在 图4 1 2 注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 而静电场中的电场线是不闭合的 2 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 如图4 1 3所示 图4 1 3 3 小结 1 变化的磁场在周围空间产生电场 变化的电场也在周围空间产生磁场 2 均匀变化的磁场产生稳定的电场 均匀变化的电场产生稳定的磁场 3 振荡的磁场产生同频率振荡的电场 振荡的电场产生同频率振荡的磁场 7 例1 关于电磁场理论的叙述正确的是 a 变化的磁场周围一定存在着电场 与是否有闭合电路无关b 周期性变化的磁场产生同频率变化的电场c 变化的电场和变化的磁场相互关联 形成一个统一的场 即电磁场d 电场周围一定存在磁场 磁场周围一定存在电场解析变化的磁场周围产生电场 当电场中有闭合回路时 回路中有电流 若无闭合回路 电场仍然存在 a正确 若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场 b对 c d错 答案ab 针对训练1如图4 1 4所示是某一固定面的磁通量的变化图象 在它周围空间产生的电场中的某一点场强e应是 图4 1 4a 逐渐增强b 逐渐减弱c 不变d 无法确定 解析由图象可知 磁场在均匀变化 故在磁场周围产生的电场是稳定不变的 答案c 二 对电磁波的理解1 电磁波的形成变化的电场和磁场交替产生 形成电磁场 电磁场由近及远传播 形成电磁波 2 电磁波的特点 1 电磁波是横波 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 2 电磁波的传播不需要介质 在真空中传播速度等于光速c 3 00 108m s 3 电磁场储存电磁能 电磁波的发射过程就是辐射能量的过程 4 电磁波具有波的一切特性 能够发生反射 折射等现象 例2 下列关于电磁波的说法中正确的是 a 只要电场和磁场发生变化 就能产生电磁波b 电磁波的传播需要介质c 停止发射电磁波 发射出去的电磁波仍能独立存在d 电磁波具有能量 电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 解析要想产生持续的电磁波 变化的电场 或磁场 产生的磁场 或电场 必须是非均匀变化的 所以a选项错误 电磁波是物质波 电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播 b选项错误 电磁波可以脱离 波源 而独立存在 c选项正确 电磁波可以使电荷移动 说明电磁波具有能量 电磁波传播的过程 也就是能量的传播过程 所以d正确 答案cd 针对训练2关于电磁波在真空中的