高三物理电磁场与电磁波

第二节

电磁场与电磁波系列课件——电磁振荡与电磁波第1页

在19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦（1831－1879）在总结前人研究基础上，建立了完整电磁场理论．这个理论不但说明了当初已知电磁现象，而且预言存在着一个新能量传输形式，这就是电磁波．一、序言

振荡电路中电荷周期性运动产生电磁振荡，电磁振荡能像机械振动那样产生波吗？第2页1、改变磁场产生电场二、麦克斯韦电磁场理论基本思想第3页

在改变磁场中放一个闭合电路，电路里将会产生感应电流（图甲），这是熟悉电磁感应现象．麦克斯韦从场观点研究了电磁感应现象，认为电路里能产生感应电流，是因为改变磁场产生了一个电场，这个电场驱使导体中自由电荷做定向移动．麦克斯韦还把这种用场来描述电磁感应现象观点，推广到不存在闭合电路情形．他认为，在改变磁场周围产生电场，是一个普遍存在现象，跟闭合电路是否存在无关（图乙）．改变磁场产生电场与静电场有何不一样？第4页2、改变电场产生磁场演示试验

既然改变磁场能够产生电场，那么改变电场是否也能够产生磁场呢？第5页

一个静止电荷，它产生是静电场，即空间各点电场强度不随时间而改变．这个电荷一旦运动起来，电场就发生改变，即空间各点电场强度将伴随时间而改变．另首先，运动电荷在空间要产生磁场．用场观点来分析这个问题，就能够说：这个磁场是由改变电场产生．比如在电容器充放电时候，不但导体中电流产生磁场，而且在电容器两极板间周期性改变着电场也产生磁场(如图)．第6页结论：改变磁场产生电场，改变电场产生磁场，这是麦克斯韦理论两大支柱．按照这个理论，改变电场和磁场总是相互联络，形成一个不可分离统一场，这就是电磁场．电场和磁场只是这个统一电磁场两种详细表现．

思索：均匀改变呢？周期性改变呢？第7页三、电磁波产生及特点

从麦克斯韦电磁场理论能够知道：假如在空间某处发生了改变电场，就会在空间引发改变磁场，这个改变电场和磁场又会在较远空间引发新改变电场和磁场．这么成相互联络不可分割统一体，改变电场和磁场并不局限于空间某个区域，而要由近及远向周围空间传输开去．电磁场这么由近及远地传输，就形成电磁波．第8页电磁波特点：（请同学们阅读教材并总结）

BBEEEEB、E、v三者两两垂直第9页

依据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中电场和磁场相互垂直，电磁波在与二者均垂直方向传输．图中表示做正弦改变电场或磁场所引发电磁波在某一时刻波图象．波峰表示在该点电场强度E或磁感应强度B在正方向含有最大值，波谷表示在该点电场强度E或磁感应强度B在反方向含有最大值．两个相邻波峰（或波谷）之间距离等于电磁波波长．在传输方向上任一点，E和B都随时间作正弦改变，E方向平行于x轴，B方向平行于y轴，它们彼此垂直，而且都跟波传输方向垂直，所以电磁波是横波．

真空中电磁波速度为c=3.0×108m/s，c=fλ，其中f为电磁波频率、λ为电磁波波长.第10页

从场观点来看电场含有电能，磁场含有磁能，电磁场含有电磁能．电磁波发射过程就是辐射能量过程．电磁波在空间传输，电磁能就伴随一起传输．

在机械波中，振动传输需要含有弹性介质，而电磁波则不需要任何介质，在真空中也能传输，这是由电磁波产生机理所决定．因为电磁波传输，靠是电和磁相互“感应”，而不是靠介质机械传递．第11页电磁波与机械波比较有横波也有纵波是横波种类取决于介质真空中：恒定

介质：取决于介质与频率速度需要介质

传输机械能及信息不需介质

传输电磁能及信息传输本身不是物质，

是运动形式传输是一个客观存在物质本质都是波，都会发生干涉、衍射等现象都满足关系：v=λf联络机械波电磁波第12页1、是_____波，在垂直传输方向上振动有_____个，一个是_____场，一个是_____场2、电磁波频率等于发射电磁波振荡电路___________，在不一样介质中传输时，其频率不变。4、电磁波波长：______，取决于＿＿＿＿＿＿＿＿3、在不一样介质中其传输速度＿＿＿＿＿，在真空中传输速度为＿＿＿＿＿＿＿＿，在同一介质中其速度还与频率相关5、电磁波含有＿＿＿＿能，电磁波发射过程就是向外辐射能量、传递信息过程。6、也会发生＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等现象横两电磁振荡频率不一样3×108m/sλ＝v/f电磁反射折射衍射干涉多普勒效应介质与频率第13页四、电磁场物质性（请同学们阅读教材并总结）五、麦克斯韦电磁场理论意义（请同学们阅读教材并总结）电磁场有：能量、“光压”、运动质量、动量（与其它物质相互作用）。1、实现电磁光统一。2、电磁场理论建立过程为：“实践—理论—实践”，是物剪发展史上经典案例。3、麦克斯韦电磁场理论，实现了经典物理学向当代物理学重大转折。第14页伽利略自然科学之父牛顿力学之父法拉第电学之父麦克斯韦电波之父伽利略法拉第铺垫式人物牛顿麦克斯韦集大成式人物科学家介绍第15页1、以下关于电磁波叙述中，正确是（）A.电磁波是电磁场由发生区域向远处传输B.在任何介质中传输速度均为3×108m/sC.波由真空进入介质传输时，波长将变短D.波不能产生干涉、衍射现象思索与讨论AC第16页2．依据麦克斯韦电磁理论，以下说法正确是[]A．改变电场一定产生改变磁场B．均匀改变电场一定产生均匀改变磁场C．稳定电场一定产生稳定磁场D．振荡电场一定产生同频率振荡磁场3．以下相关在真空中传输电磁波说法正确是[]A．频率越大，传输速度越大B．频率不一样，传输速度相同C．频率越大，其波长越大D．频率不一样,传输速度也不一样思索与讨论第17页4．频率为600kHz到1.5MHz电磁波其波长由

m到

m．5．某收音机调谐电路可变电容器动片完全旋入时，电容是390PF，这时能接收到520kHz无线电电波，动片完全旋出时，电容变为39PF，这时能收到无线电电波频率是______×106Hz，此收音机能收到无线电电波中，最短波长为______m．（取三位有效数字）思索与讨论第18页6．LC回路中，电容器为C1，线圈自感为L1．设电磁波速度为c，则LC回路产生电磁振荡时向外辐射电磁波波长为().思索与讨论7.依据麦克斯韦电磁理论，以下说法正确是：A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B.在改变电场周围一定产生改变磁场，在改变磁场周围一定产生改变电场均匀改变电场周围一定产生均匀改变磁场D.振荡电场一定产生同频率振荡磁场第19页8.关于电磁波和电磁场，以下说法中正