麦克斯韦电磁场理论 【核心知识 精讲精研 】 高二物理 （沪科版2020上海选择性必修第二册）

§8.1

麦克斯韦电磁场理论电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？新课导入电磁场理论的核心之一1.变化的磁场产生电场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。注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场）一、麦克斯韦电磁场理论的主要观点①均匀变化的磁场产生稳定的电场EtOBtO②周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场tBOEOt正弦曲线振荡磁场振荡电场E与B频率相同恒定的磁场产生电场吗？非均匀变化的磁场产生什么样的电场？不！变化的！一、麦克斯韦电磁场理论的主要观点麦克斯韦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。

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？

2、变化的电场产生磁场一、麦克斯韦电磁场理论的主要观点①均匀变化的电场产生稳定的磁场BtOEtO②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场tEOBOt正弦曲线振荡电场振荡磁场B与E频率相同恒定的电场产生磁场吗？不产生！

非均匀变化的电场产生什么样的磁场呢？变化的磁场！

一、麦克斯韦电磁场理论的主要观点实验现象电磁感应现象假设一：变化的磁场产生电场假设二：变化的电场产生磁场二、电磁场理论的意义思考与讨论

如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。BBEEEE1、电磁场：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不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化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1、对麦克斯韦电磁理论的理解二、电磁场理论的意义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、电磁场理论的意义3、电磁波的特点：（1）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。波速：v=λ/T=λf

E⊥B⊥V二、电磁场理论的意义3、电磁波的特点：（3）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介<c（2）电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×108m/s（5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。（6）电磁波有能量。（4）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大二、电磁场理论的意义例1.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是（）A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关C变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。机械波的传播需要介质

电磁波靠电和磁的相互"感应"传播，而不是靠介质的机械传递。三、电磁波的验证麦克斯韦预言光是电磁波

光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡——光是一种电磁波。微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。三、电磁波的验证赫兹电火花传播火花

当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。三、电磁波的验证捕捉电磁波生活中电磁波的产生核弹爆炸X射线照射下的鱼X射线照射下的手例3.一束持续电子流在电场力作用下做匀加速直线运动，则在其周围的空间中（）A．产生稳定的磁场B．产生变化的磁场C．所产生的磁场又可产生电场D．产生的磁场和电场形成电磁波C非均匀变化磁场激发变化电场均匀变化激发稳定磁场不在激发若非均匀变化激发变化磁场均匀变化激发稳定电场非均匀变化电场和磁场的变化关系课堂小结麦克斯韦科学漫步麦克斯韦电磁场理论的建立

变化的磁场产生电场这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。变化的电场产生磁场电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。

麦克斯韦(1831-1879)。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。麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡，他的父亲原是律师，但他的主要兴趣是在制作各种机械和研究科学问题，他这种对科学的强烈爱好，对麦克斯韦一生有深刻的影响。

海因里希·鲁道夫·赫兹（HeinrichRudolfHertz，1857年2月22日－1894年1月1日），德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。

赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。

1.有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电磁波的是（）D牛刀小试2.关于电磁波，下列说法中正确的是（）A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在C.电磁波的传播速度等于光速CD.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传