电磁波的发现(导)学案

3.1电磁波的发现

学习目标:

1．理解麦克斯韦的电磁场理论．

2．知道电磁波是如何形成的．

3．知道赫兹实验在物理学发展中的贡献．

4．掌握电磁波的传播速度．

重点: 掌握电磁波的传播速度理解麦克斯韦的电磁场理论

难点: 知道电磁波是如何形成的

自主预习:

[知识梳理]

一、麦克斯韦的电磁场理论

1．变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场．

(2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场．

2．变化的电场产生磁场

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．3．麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一．二、电磁波及赫兹的火花实验

1．电磁场

(1)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，由近及远地传播，形成电磁波．

(2)特点

①电磁波可以在真空中传播．

②电磁波的传播速度等于光速．

③光在本质上是一种电磁波．

④光是以波动形式传播的一种电磁振动．

2．赫兹的火花实验

(1)赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质．他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.

(2)赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．

(3)赫兹被誉为无线电通信的先驱．后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹．

[基础自测]

1．思考判断

(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场．(×)

(2)均匀变化的电场产生稳定的磁场．(√)

(3)稳定的电场也能产生变化的磁场．(×)

(4)电磁波的传播不需要介质．(√)

(5)赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论．(√)

(6)电磁波的传播不需要介质，机械波的传播也不需要介质．(×)

2．(多选)根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是()

A ．变化的电场一定产生磁场

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 ．振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场

AD [根据麦克斯韦的电磁场理论，可知只有变化的电场和磁场才产生磁场和电场，选项A 正确，选项C 错误；均匀变化的电场产生的磁场是恒定的，振荡交变的电场一定产生同频率的振荡交变磁场，所以选项B 错误，选项D 正确．]

3．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )

C [由电磁场理论，结合图象，则有：A 中磁场不变，则不会产生电场，故A 错误；B 中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B 错误；C 中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C 正确；

D 中磁场随着时间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D 错误．]

[合 作 探 究·攻 重 难]

麦克斯韦的电磁理论的理解

19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁规律的研究成果，建立了

完善的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，其主要内容为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，要正确理解这个理论需要明确以下几点：

1．变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的振荡磁场能产生同周期性的振荡电场，这条理论的基础是法拉第的电磁感应现象．

2．变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的振荡电场产生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦的一个伟大的预言．

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．变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波．

5．电场、磁场的变化关系：

有关电磁场理论的下列说法中，正确的是( )

A ．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场

B ．任何电场都要在周围空间产生磁场

C ．任何变化的电场要在周围空间产生磁场

D ．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场

思路点拨：根据麦克斯韦电磁理论的内容理解判断．

【解析】 根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故

A

错．同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错．电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场．只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错．

【答案】 C

[针对训练]

1．某闭合电路的电流或电压随时间变化的规律如图4-1-1所示，能发射电磁波的是()

图4-1-1

C[非均匀变化的电场产生变化的磁场，非均匀变化的磁场再产生变化的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是变化的，但不能是均匀变化的，C项正确．]

电磁波的特点及其与机械波的区别

1.电磁波的特点

(1)电磁波是横波，在传播方向上，任意一点的E和B都随时间按正弦规律变化，E和B 彼此垂直，且与电磁波的传播方向垂直．

(2)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．

(3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波．

(4)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再需要其他介质．任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小．

(5)电磁波能产生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象．

①麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一．

②赫兹用实验证明了电磁波的存在，并研究了电磁波的反射、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，测出了电磁波在真空中的传播速度与光速c相同．

(多选)电磁波和声波相比较，下列说法正确的是()

A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质

B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大

C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大

D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关

思路点拨：波速公式形式相同，但波速不同，波传播过程中频率不变．

【解析】此题考查电磁波和声波的区别，可从它们的特点上分析，A、B符合物理事实所以正确．根据v＝λf，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一介质中频率越大，波速越小，所以D错误．

【答案】ABC

[注意事项]

(1)电磁波和机械波从一种介质进入另一种介质时，频率都不变，但机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质.

(2)v＝λf是机械波和电磁波都能用的公式 …… 此处隐藏：1833字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……