1　电磁波的发现 (2)

第十四章第一节 电磁波的发现 麦克斯韦是继法拉第之后 集电磁学大成的伟大科学家 他依据库仑 高斯 欧姆 安培 毕奥 萨伐尔 法拉第等前人的一系列发现和实验成果 建立了第一个完整的电磁理论体系 不仅科学地预言了电磁波的存在 而且揭示了光 电 磁现象的本质的统一性 完成了物理学的又一次大综合 这一理论自然科学的成果 奠定了现代的电力工业 电子工业和无线电工业的基础 韦伯穿过一个又一个欧姆 把回音带给我 我是你忠实而又真诚的法拉 充电到一个伏特 表示对你的爱 麦克斯韦 麦克斯韦 J C Maxwell 1831 1879 英国物理学家 一 伟大的预言 演示实验装置如图所示 当穿过螺线管的磁场随时间变化时 上面的线圈中产生感应电动势 引起感应电流使灯泡发光 法拉第发现的 观察 1 线圈中产生感应电流说明了什么 变化的磁场在线圈中产生电场这种电场驱使自由电子做定向的移动引起了感应电流 2 如果用不导电的塑料线绕制线圈 线圈中还会有电流 电场吗 有电场 无电流 3 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗 有 4 总结 麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在 线圈不存在时 变化的磁场同样在周围空间产生电场 即这是一种普遍存在的现象 跟闭合电路是否存在无关 1 变化的磁场产生电场 既然变化的磁场能够在空间产生电场 那么 变化的电场能不能够在空间产生磁场 麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐 相信电场与磁场具有对称之美 他大胆地提出的相似和联系 经过反复思考提出假设 变化的电场也相当于一种电流 也在空间产生磁场 即变化的电场在空间产生磁场 2019年6月4日 现象 变化的电场周围小磁针发生摆动 观察 麦克斯韦的理论依据 静止的电荷 静电场 电荷运动 电场变化 产生磁场 利用场的观点来分析问题 形成电流 2 变化的电场产生磁场 2019年6月4日 分析 电荷运动时 周围的小磁针摆动 说明小磁针所在处产生了另一个磁场 使小磁针发生摆动 这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化电场引起的 变化的电场产生磁场 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周期性变化的电场产生同周期的磁场周期性变化的磁场产生同周期的电场 电场和磁场的变化关系 二 1电磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言 周期性变化的磁场 周期性变化的电场 周期性变化的电场 周期性变化的磁场 变化的电场和变化的磁场是相互联系的 形成一个不可分离的统一体 这就是电磁场 特点 1 电磁波传播的速度等于光速 光是一种电磁波 2 电磁波在空间传播时 E B v三矢量相互垂直电磁波是横波 3 电磁波具有波的特性 2电磁波 电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 赫兹的电火花实验 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了火花 电磁波的实验证明 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波 赫兹的电火花 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 2019年6月4日 现象解释 当感应圈两个金属球间有火花跳过时 立刻产生一个交变电磁场 形成电磁波在空间传播 经过导线环时激发出感应电动势 使得导线环中也产生了火花 做一做 捕捉电磁波 赫兹与电磁波 有关趣闻 插曲 比赫兹实验早七年 一位叫戴维的人也接收到了电磁波信号 他随即向英国皇家协会会长G 斯托克斯汇报 但斯托克斯认为这只是普通的电磁感应现象 戴维过于迷信权威 对于这一天赐良机未与重视 使发现被埋没了 小结 麦克斯韦的电磁场理论 1 变化的磁场产生电场 2 变化的电场产生磁场 分析 恒定的电场周围无磁场 恒定的磁场周围无电场 周期性变化的电场周围