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1、2、电磁场和电磁波,第三章 电磁振荡 电磁波,英国物理学家,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。,讨论交流 在通有振荡电流的线圈L中，放一个小闭合导线回路l，如图所示。l回路中会出现电流吗？若出现电流，那么是什么力推动电荷做定向运动形成电流的？,（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？ 麦克斯韦认为变化
2、的磁场在线圈中产生电场，正是这种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 ！,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。,伟大的预言 一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设,1、变化的磁场能够在周围空间产生电场,麦克斯韦电磁场理论,（1）变化的磁场产生电场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,麦克斯韦电磁场理论,（1）变化的磁场产生电场,振荡磁场产生振荡电场
3、,正弦曲线,振荡磁场,振荡电场,E与B 频率相同,t,t,2变化的电场能够在周围空间产生磁场,既然变化的磁场可以在周围空间产生电场，那么变化的电场能不能够在周围空间产生磁场？,麦克斯韦认为，在LC振荡电路中当电容器充、放电的时，不但导线中的电流要产生磁场，而且在电容器间，由于两极板电荷的变化使电场发生变化，变化的电场也要产生磁场.,、麦克斯围电磁场理论,（2）变化的电场产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,、麦克斯围电磁场理论,（2）变化的电场产生磁场,振荡电场产生振荡磁场,正弦曲线,振荡电场,振荡磁场,B与E 频率相同,麦克斯韦电磁场理论的理解:,（1）恒定的电场不产生磁场 （2）恒定的磁
4、场不产生电场 （3）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 （4）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 （5）振荡电场(即周期性变化的)产生同频率的振荡磁场 （6）振荡磁场(即周期性变化的)产生同频率的振荡电场,二、电磁场,麦克斯韦根据上述两个基本假设，进一步指出：如果在空间某域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。,三、电磁波,1 由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播。这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。,2 电磁波与机械波不
5、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,（2）电磁波可以在真空中传播。光是一种电磁波。,传播速度为：,c=310 8m/s,（3）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效应和偏振现象。,（4）电磁波有能量。,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。,四、赫兹的电火花实验,德国科学家。赫兹对人类的最大贡献是用实验证实了电磁波的存在。,（1）麦克斯韦预言电磁波的存在：,（2）赫兹用实验证实电磁波的存在：,令人振奋的电火花,1、试验装置：,a.连接感应圈的两个金属球。,b.导线
6、环上的两个金属球。,2、试验现象：,当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球 间也跳过了火花。,3、现象解释：,当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个 交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出 感应电动势，使得导线环中也产生了火花。,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,3实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。,赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象. 他还测量出电磁波和光有相同的速度. 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.,5.电磁波与机械波比较： 传播条件机械波传播需要介质，而
7、电磁波不需要介质也能传播。 传播规律都遵循“V=f=/T”这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。 传播本质机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。,电场和磁场的变化关系,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,