资源简介

(共24张PPT)
13.4 电磁波的发现及应用
第十三章 电磁感应与电磁波初步
学习目标及任务
1.了解麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
2.了解电磁波是怎样形成的；了解电磁波的传播，以及与光的联系；知道赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。
3.知道波长、频率与波速的关系，了解电磁波谱及各种电磁波的应用。
4.知道电磁波具有能量，电磁波是一种物质，了解电磁波在通信中的应用。
电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。
移动通信基站
太空出仓
科学家们发现电磁波的历程
安培进一步
做了很多有
关电和磁的
的研究工作
奥斯特首先发现了电流周围存在磁场
法拉第发现了磁生电的方法，并首先提出了力线和场的概念
麦克斯韦
英国物理学家麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，以及他本人的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论
在变化的磁场中放一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流。
问题：为什么闭合电路中磁通量发生了变化，就会产生电流呢？
自由电荷要定向移动形成电流，就必须有电场。
因为在闭合电路中产生了电场。
没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。
变化的磁场产生电场
电磁感应现象的实质
变化的磁场产生电场
一、电磁场
对称性
大胆假设
麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。
变化的电场产生磁场
一、电磁场
(1)变化的磁场产生电场
(2)变化的电场产生磁场
根据以上两个基本论点，麦克斯韦进一步推断：
不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和变化磁场交替产生，由近及远地传播。
电场E
磁场B
电场E
电场E
磁场B
电场E
变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场。称为电磁场。
麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波。
1.伟大的预言——空间可能存在电磁波
二、电磁波
问题：电磁波依靠什么传播呢？
电场和磁场的相互“激发”
电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
二、电磁波
1.伟大的预言——空间可能存在电磁波
2.电磁波的传播速度等于光速
预言光是一种电磁波
3.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，
证实了麦克斯韦的电磁场理论；
测出电磁波传播速度与光速相同，证实了光是电磁波。
如图，高压发生器G上安装两根长约1 m、带有放电电极的铜管A、B，两极的间隙约0.5 cm，铜管构成发射天线。绝缘架上固定同样的两根铜管C、D作为接收天线，两管成一直线，中间连接一个电流表。闭合高压发生器G的电源，在两个电极间产生放电火花。让接收天线与发射天线平行，改变两个天线的距离，观察电流表示数的变化。
A
B
D
C
电极
电极
氖管
做 一 做(p120)
D
C
B
A
做 一 做
捕捉电磁波
问题：如何描述电磁波呢？
波长、频率、波速
波长
波峰
波峰
波谷
波谷
在 1s 内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率(f)就是多少。
描述波传播快慢的物理量叫作波速(v)。
问题：电磁波的波长、频率、波速间有什么定量关系呢？
三、电磁波谱
1.电磁波的传播规律：
真空中：c=3×108m/s
c=λ f
真空中：波长越大，频率越小!
①可见光只是电磁波中的一小部分
②不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性。
从左到右，波长从大到小，频率从小到大！
2.按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
电磁波的特点和应用
四、电磁波的能量
1 .电磁波具有能量。
微波炉
无线充电
中国天眼FAST
广播信号
2 . 电磁波是一种场物质。
世界上最大单口径球形望远镜
五、电磁波的通信
阅读p122“电磁波通信”了解电磁波在通信领域的应用。
【课堂训练】
【例题1】(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是(　　)
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波在真空中能传播
D．电磁波具有波的一切特征
答案：ACD
【例题2】(多选)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)
A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场
B．变化的电场一定产生磁场
C．稳定的电场也可以产生磁场
D．变化的磁场一定产生电场
【课堂训练】
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场．变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，故A、C错误，B正确．同理知D正确．
BD
【例题3】 (多选)不能发射电磁波的电场是(　 　)
【课堂训练】
ABC
解析：由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．
【例题4】中央广播电台发射“中波”段某套节目的信号、家用微波炉中的微波、VCD机中的激光(可见光)、人体透视用的X光，这些都是电磁波，它们的频率分别为f1、f2、f3、f4，则由c＝λf可以判断正确的是(　　)
A．f1＞f2＞f3＞f4　　 B．f1＜f2＜f3＞f4
C．f1＜f2＜f3＜f4　 D．f1＞f2＞f3＜f4
C
【课堂训练】
【课堂小结】
一、电磁波的发现过程
“磁生电”
赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。
麦克斯韦猜想与假设：
1 . 变化的磁场产生电场
“电生磁”
2 . 变化的电场产生磁场
麦克斯韦预言了电磁波的存在预言光是一种电磁波
二、电磁波谱及其应用
通过对电磁波谱的学习，我们了解了电磁波的主要特征及其物质性和其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。
祝同学们学习愉快

展开更多......

收起↑