高中第二节 麦克斯韦电磁电磁场理论评优课ppt课件

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机械振动会产生机械波，那么电磁振荡是否也能产生相应的电磁波?19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦在总结了前人研究成果的基础上，展开了大胆的猜想与假设，建立了具有划时代意义的电磁场理论，预言了电磁波的存在。
如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中将会产生感应电流，这是我们熟悉的电磁感应现象。
麦克斯韦认为，电路中产生感应电流，是由于导体中的自由电荷受到电场力的驱使而做定向移动，说明电路所在的空间存在电场.而这个电场是由变化的磁场引起的。
此处闭合电路只起到了检验空间所在处是否有产生电场的作用，即使没有闭合电路，空间仍然存在电场。也就是说，变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关。
假设一:变化的磁场周围会产生电场
麦克斯韦还指出：变化的磁场所产生的电场，是由磁场的变化情况决定的
（1）如果磁场的变化是均匀的，产生的电场就是稳定的
（2）如果磁场的变化是不均匀的，产生的电场就是变化的
（3）周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场
用手摇动感应起电机给电容器充电时，或者电容器放电时，电容器两极板间都会产生变化的电场，变化的电场在周围产生磁场，使附近的小磁针发生摆动。
既然变化的磁场能产生电场，坚信电场与磁场对称之美的麦克斯韦大胆假设：变化的电场周围也会产生磁场。
假设二:变化的电场周围会产生磁场
（1）如果电场的变化是均匀的，产生的磁场就是稳定的
（2）如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场就是变化的
（3）周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场
变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场，这是麦克斯韦理论的两大支柱
按照这个理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场
电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现
从麦克斯韦的电磁场理论可以知道:如果在空间某处发生了不均匀变化的电场，就会在邻近的空间引起变化的磁场，这个变化的磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场，接着又在更远的空间引起新的变化的磁场，这样,变化的电场和变化的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播开去。电磁场这样由近及远地传播就形成电磁波
如图所示的振荡电路中有振荡电流时，会产生周期性变化的电场和磁场，这种电场和磁场的变化是不均匀的，因而会激起电磁波向外传播，电磁波的周期和频率等于激起电磁波的振荡电流的周期和频率，振荡电路中有振荡电流时，电荷做快速振动，可见做快速振动的电荷会激起电磁波。
电磁波传播过程的示示意图
（1）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E和磁感应强度B相互垂直，并且都和电磁波的传播方向垂直，因此电磁波是横波
（2）在电磁波传播过程中，空间中任意一点的电场强度E和磁感应强度B都随时间作周期性变化，电磁波的频率即为电磁振荡的频率，它由波源决定，与介质无关
（3）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，光波的本质是电磁波
1864 年，麦克斯韦关于电磁波的预言震动了整个物理学界并为电磁学的研究发展指明了新的探索方向，体现了科学预言不可忽视的价值
1879年，德国柏林科学院悬奖征求对麦克斯韦电磁场理论的实验验证，这促使年轻的德国物理学家赫兹(1857-1894)萌发了进行电磁波实验的雄心壮志
1888 年，赫兹用实验证实了电磁波的存在
当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上（接收器）两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。
赫兹运用自己精湛的实验技术，还观察到电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，证明了电磁波在真空中的传播速度就是光速，从而证实了麦克斯韦的伟大预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。赫兹的实验也为无线电技术的发展开辟了道路。
为了纪念赫兹作出的贡献，人们把频率的单位定为赫兹
1.麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，用实验证实电磁波存在的科学家是（　　）A．奥斯特B．赫兹C．库仑D．法拉第
2.现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，关于电磁波下列陈述中符合事实的是（　　）A．麦克斯韦首先用实验证实了电磁波的存在B．在真空中电磁波的传播速度小于真空中的光速C．空间有变化的电场（或磁场）存在，不一定能形成电磁波D．把手机放在抽成真空的玻璃盒中，拨打该手机号码，手机由于接收不到电磁波信号而无法接通
磁场的变化是均匀的，产生的电场就是稳定的。
3.关于电磁波，下列说法正确的是（ 　　）A．激光具有高度的相干性、非常好的平行度和很高的亮度B．从太阳、白炽灯等光源直接发出的光都是不同程度的偏振光C．生活中常用微波炉来加热食物，食物增加的能量是微波给它的D．电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，因而能在真空中传播