第四节 麦克斯韦电磁场理论

1、第四节第四节 麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论 电磁场理论的建立及验证电磁场理论的建立及验证 在法拉第电磁感应实验中，变化的磁场可以在闭合电路中在法拉第电磁感应实验中，变化的磁场可以在闭合电路中引起电流。引起电流。 英国物理学家英国物理学家麦克斯韦认为麦克斯韦认为，这是由于变化的磁场在闭合，这是由于变化的磁场在闭合电路周围产生了一个电场，这个电场推动闭合电路导体中的电电路周围产生了一个电场，这个电场推动闭合电路导体中的电荷定向移动，形成了电流。他还认为，变化的磁场在其周围空荷定向移动，形成了电流。他还认为，变化的磁场在其周围空间产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。间产生电场，

2、是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。 考虑到电现象与磁现象的对称性，麦克斯韦进一步推断，考虑到电现象与磁现象的对称性，麦克斯韦进一步推断，不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能够产生磁场。不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能够产生磁场。 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，这就是麦克，这就是麦克斯韦电磁场理论的基本观点。按照这个理论，斯韦电磁场理论的基本观点。按照这个理论，变化的电场和变变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体电磁场电磁场。麦克斯韦电磁场理论的基本观点麦克斯韦电磁场理论的基本观

3、点 麦克斯韦麦克斯韦认为，如果在空间某处产生了认为，如果在空间某处产生了变化的变化的电场，就会电场，就会在空间引起在空间引起变化的变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的空磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的空间引起新的间引起新的变化的电场和磁场变化的电场和磁场。这个过程反复进行，使变化的。这个过程反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波电磁波。 电磁波的形成就象鸡生蛋，蛋生鸡，鸡又生蛋，蛋又生电磁波的形成就象鸡生蛋，蛋生鸡，鸡又生蛋，蛋又生 鸡鸡不断繁衍。不断繁衍。 根据计算，电磁波的传播速度与光速相同。麦克斯韦大根据

4、计算，电磁波的传播速度与光速相同。麦克斯韦大胆预言，胆预言，光也是一种电磁波光也是一种电磁波。 人们从电磁场理论出发，经过数学推理得到了大量的结人们从电磁场理论出发，经过数学推理得到了大量的结果，这些理论结果最终被实验证实，从而证实了电磁场理论果，这些理论结果最终被实验证实，从而证实了电磁场理论的正确性。的正确性。 在麦克斯韦建立电磁场理论二十多年后，德国物理学家在麦克斯韦建立电磁场理论二十多年后，德国物理学家赫兹用实验直接证实了电磁波的存在赫兹用实验直接证实了电磁波的存在。 电磁波也是物质电磁波也是物质 电磁场可以使电荷移动，也就是说电磁场可以对电荷做电磁场可以使电荷移动，也就是说电磁场可以

5、对电荷做功，功，电磁场具有能量电磁场具有能量。 俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物体的压力，俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物体的压力，用实验证实了由电磁波理论预言的光压，表明用实验证实了由电磁波理论预言的光压，表明电磁场具有与其电磁场具有与其他物质相互作用的属性他物质相互作用的属性。 能量，以及与其他物质相互作用的属性，都是物质的性质。能量，以及与其他物质相互作用的属性，都是物质的性质。可见，可见，电磁场也是物质存在的形式之一电磁场也是物质存在的形式之一。 电磁场并不是看不见摸不着的。比如，我们可以感知的光电磁场并不是看不见摸不着的。比如，我们可以感知的光就是电磁场在空间传播的一种形

6、式。就是电磁场在空间传播的一种形式。 麦克斯韦电磁场理论是经典物理学的支柱之一，是科学史麦克斯韦电磁场理论是经典物理学的支柱之一，是科学史上一个划时代的理论创造。上一个划时代的理论创造。今天，麦克斯韦电磁场理论得到了今天，麦克斯韦电磁场理论得到了广泛的应用。例如电磁波就是现代信息的一种基本载体广泛的应用。例如电磁波就是现代信息的一种基本载体。内容小结内容小结 变化的电场和变化的磁场互相激发，变化的电场和变化的磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁波。形成由近及远传播的电磁波。电磁场是物质存在的形式之一。电磁场是物质存在的形式之一。巩固练习巩固练习 1.1.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在

7、的科学建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是家是: : A.A.法拉第法拉第 B.B.奥斯特奥斯特 C.C.赫兹赫兹 D.D.麦克斯韦麦克斯韦 2.2.下面说法中正确的是下面说法中正确的是: : A. A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B.B.恒定电场能够在周围空间产生稳定的磁场恒定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C.C.静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 D.D.变化的电场和磁场互相激发变化的电场和磁场互相激发, ,形成由近及远传播的电磁形成由近及远传播的电磁波波 DA D 3.3.关于电磁场和电磁波关于电磁场和电磁波, ,正确的说法是正确的说法是: : A. A.电场和磁场总是相互联系的电场和磁场总是相互联系的, ,它们统称为电磁场它们统称为电磁场 B.B.电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波