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- 2021-05-26 发布
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4.1《电磁波的发现》
教学目标
知识与能力:
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱:变化的磁场产生
电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互
联系形成同一的电磁场。
了解电磁场在空间传播形成电磁波。
了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡
献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
教学重点:
理解麦克斯韦电磁场理论;电磁场在空间传播形成电磁波
教学难点:
电磁场在空间传播形成电磁波
伟大的预言
一、麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言
§ 1、变化的磁场产生电场
§ 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
§ (1)线圈中产生感应电动势说明了什么?
§ 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。
§ (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。
§ 2.变化的电场产生磁场
§ 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?
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。
二.电磁场、电磁波
§ 1、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。
2、电磁波(1)变化的电场和变化的磁场交替产生,由
近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以
一定的速度传播的过程叫做电磁波。
(2)电磁波与机械波不同,不需要介质,可
以在真空中传播。电磁波的速度等于光速!
光是以波动形式传播的一种电磁振动
§ 3、电磁场和电磁波理论的理解
§ (1)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。
§ (2)非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
§ (3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场,
振荡的电场产生同频率的振荡磁场。
§ (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。
三.赫兹的电火花
§ 1、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。
§ 2、赫兹的实验:
§ 2、赫兹的实验:
小结一、 麦克斯韦电磁场理论
1.变化的磁场产生电场
2.变化的电场产生磁场
3.电磁场→传播→电磁波
4、电磁波不需介质,以光速传播。
二、赫兹证实:
1、电磁场、电磁波的存在。
2、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现
象,证明了电磁波与光具有相同的性质。
【练习】
1.根据麦克斯韦电磁理论,下列说法中正确的是
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C.稳定的电场一定产生稳定的磁场
D.振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场。
答案:D
2.下列说法正确的是( )
A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定
的磁场
D.均匀变化的电场和磁场相互激发,形成由
近及远的电磁波
AC
3.当电磁波的频率增加时,它在真空中的速度将( )
A.减小 B.增大
C.不变 D.减小、增大和不变均有可能
4.关于电磁波的传播速度,以下叙述正确的是
( )
A.波长越长,传播速度越快
B.频率越高,传播速度越快
C.发射量越大,传播速度越快
D.所有电磁波在真空中的传播速度都一样大
C
D
课堂练习和课外作业
课堂练习: P80问题与练习 1-4
课外作业: 作业本P44 1-7
选修1-1 第四章 电磁波及其应用问题与练习一 电磁波的发现
1.答:麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场。
麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐,相信电场与磁场有对称之美。他认为;既
然变化的磁场能够空间产生电场,那么变化的电场也能够在空间产生磁场。
2.答:麦克斯韦关于电磁场理论的两大支柱是:
(1)变化的磁场能够在空间产生电场,
(2)变化的电场也能够在空间产生磁场。
根据上述两个基本论点,麦克斯韦进一步推断:
如果在空间某区域有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场就在空间引起变化的
磁场;这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场……于是,变化的电场和磁场交
替产生,形成怀近及远的电磁波。
选修1-1 第四章 电磁波及其应用问题与练习一 电磁波的发现
3.答:可以。赫兹用电火花实验,已经证实了电磁波的存在。
4.答:电磁波的发现和和验证是人类走向现代文明的里程碑,是现代通信
设备广泛应用的基础。正是电磁波的发现才使人们告别了传统落后的通信方式,享
受当前各种通信方式带来的方便快捷,因此,人们要永远纪念麦克斯韦和赫兹这两
位科学伟人。教材中展示的墨西哥1967年发行的纪念邮票,票面上把麦克斯韦和赫
兹两位物理学家并列出来,已经反映人们对他们的历史功绩的纪念和缅怀。
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