第二节电磁场和电磁波

第二节电磁场和电磁波第1页，课件共26页，创作于2023年2月

奥斯特

法拉第电流的磁效应电磁感应现象第2页，课件共26页，创作于2023年2月第3页，课件共26页，创作于2023年2月变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场伟大的预言麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言第4页，课件共26页，创作于2023年2月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1.变化的磁场产生的电场叫感应电场（涡流电场），电场线是闭合的。2.静止电荷周围产生的电场叫静电场，电场线由正电荷起到负电荷终止，不是闭合的。麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。第5页，课件共26页，创作于2023年2月

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。第6页，课件共26页，创作于2023年2月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)电场线楞次定律的复习：线圈中的磁场增强电场线方向如何？第7页，课件共26页，创作于2023年2月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洞察力：麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场和磁场的对称美．第8页，课件共26页，创作于2023年2月根据麦克斯韦理论,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)非均匀电场变化产生变化磁场Bi＋＋＋＋E增大B第9页，课件共26页，创作于2023年2月麦克斯韦电磁场理论的理解:恒定的电场不产生磁场（静止的电荷不产生磁场）恒定的磁场不产生电场（E=NS△B/△t)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周期性变化的电场（磁场）叫振荡电场（磁场）第10页，课件共26页，创作于2023年2月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第11页，课件共26页，创作于2023年2月电磁波

电磁波:电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.

电磁场；麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，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。第12页，课件共26页，创作于2023年2月

赫兹德国物理学家。1857年生于汉堡。1876年入德累斯顿工学院学习工程，由于对自然科学的爱好，转入慕尼黑大学学习数学和物理，第二年又转入柏林大学，1880年获得博士学位。1883～1894年先后在基尔大学、卡尔斯鲁厄大学和波恩大学物理学教授。1894年1月1日因血中毒在波恩逝世，时年36岁。为了纪念他发现电磁波的卓越贡献，将频率的单位命名为赫兹(HZ)。实验论证

第13页，课件共26页，创作于2023年2月三．赫兹的电火花麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。第14页，课件共26页，创作于2023年2月2、赫兹的实验：赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波第15页，课件共26页，创作于2023年2月第16页，课件共26页，创作于2023年2月科学成就

赫兹的主要贡献是用实验证明了电磁波的存在，并测出电磁波传播的速度跟光速相同，还进一步观察到电磁波具有聚焦、直进、反射、折射，干涉，衍射和偏振等性质。遗憾的是，在赫兹用实验成功地证明了麦克斯韦所预言的电磁波时，天才的麦克斯韦．已于9年前离开了人世.

1896年3月24日，俄国著名物理学家波波夫用“海因里希·鲁道夫·赫兹”这一串字母，拍发了世界上第一份电报。第17页，课件共26页，创作于2023年2月电磁波的特点:(1)电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B做正弦规律,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同.v=λf，不同f的电磁波在同一介质中传播速度不同。(3)电磁波具有波的特性(产生反射、折射、衍射、干涉等波的现象）而且从一种介质传播到另一种介质频率不变。（4）电场储存电能、磁场储存磁能，电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程是辐射能量的过程第18页，课件共26页，创作于2023年2月电磁波和机械波的比较机械波电磁波对象周期性变化的量传播产生干涉、衍射横波、纵波研究力学现象研究电磁现象位移,加速度随时间和空间周期性变化E和B随时间和空间周期性变化需介质，v只与介质有关，与f无关不需介质，v与介质和f都有关。真空中为C。由质点（波源）的振动产生的由周期性变化的电流（电磁振荡）产生的可以发生可以发生皆有只是横波第19页，课件共26页，创作于2023年2月电磁波小结:1．变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够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。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定。3．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场4．变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是电磁波。第20页，课件共26页，创作于2023年2月几点注意:

（3）电磁场中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与两者均垂直的方向传播。因此电磁波是横波。

（2）频率不同的电磁波波长不同；

（1）电磁波传播不需要任何介质；（4）电磁场具有电磁能，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。（5）麦克斯韦从理论上预见：电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度。即电磁波在真空中的传播速度C=3.0×108m/s这个预见后来得到了证实（6）赫兹用实验证实了麦克斯韦理论的正确性（1888年）（7）电磁波在空间以一定的速度传播，其波长λ、频率f、和波速v的关系遵从波动的一般关系v=λT=λ∙f第21页，课件共26页，创作于2023年2月随堂练习：1.关于电磁波在真空中的传播，下列说法中正确的是（）

A.频率越高，传播速度越大

B.波长越长，传播速度越大

C.电磁波的能量越大，传播的速度越大

D.频率、波长、能量的强弱都不影响电磁波的传播速度D第22页，课件共26页，创作于2023年2月2.关于电磁波和电磁场，下列说法中正确的是（）

A.均匀变化的电场在它的周围空间产生均匀变化的磁场

B.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直

C.电磁波和机械波一样依赖于介质传播

D.只要空间某区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波B第23页，课件共26页，创作于2023年2月题型分类一：对麦克斯韦电磁场理论的理解1.关于麦克斯韦理论，正确的（）A；在电场的周围空间一定产生磁场B；任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C；均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D；振荡电场在周围空间产生变化的磁场产生的磁场（电场)性质是由电场（磁场）的变化情况决定的D第24页，课件共26页，创作于2023年2月二：感生电场的方向2.某空间出现如图的一组闭合的电场线，可能（）A；沿AB方向磁场在迅速减弱B；沿AB方向磁场在迅速增加C；沿BA方向磁场在迅速减弱D；沿BA方向磁场在迅速增加AD楞次定律的应用：增反减同AB感应B第25页，课件共26