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高中物理选择性必修第二册 第四章：电磁振荡与电磁波 第2节:电磁场与电磁波
第2节电磁场与电磁波
奥斯特——电流的磁效应
法拉第—电磁感应现象
麦克斯韦—完整电磁理论体系
高中物理选择性必修第二册 第四章：电磁振荡与电磁波 第2节:电磁场与电磁波
引入新课
人类对自然现象的认知过程
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电磁场
麦克斯韦的物理学家
电磁学之父：麦克斯韦简介
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831 1879），英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。1873年出版的《论电和磁》，被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。
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变化的磁场产生电场
麦克斯韦的电磁场理论
1.变化的磁场产生电场
麦克斯韦认为:在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，导体环只是用来显示电流的存在。
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。
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变化的电磁产生磁场
麦克斯韦的电磁场理论
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麦克斯韦的电磁场理论
对麦克斯韦电磁场理论的理解
3、对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、振荡电场产生同频率的振荡磁场；
6、振荡磁场产生同频率的振荡电场。
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的电磁场，这个场叫电磁场。
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电磁场
麦克斯韦理论的必然产物
4.电磁场
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电磁波
麦克斯韦理论的必然产物
1.电磁波：麦克斯韦推断变化的电场和变化的磁场交替产生，
由近及远地向周围传播形成电磁波。
2.电磁波的特点：
①电磁波传播不需要介质
因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。
②电磁波是横波
电磁波在空间传播时在任一位置上（或任一时刻）
E、B、v三个矢量相互垂直。
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2.电磁波的特点：
③真空中电磁波的速度等于光速，c=3×108m/s，光也是一种电磁波
麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦
预言了光是电磁波！他说：“我们有充分的理由断定，光本身是……按电磁波规
律传播的一种电磁振动。”
④电磁波的频率由振源决定，波速由介质决定，波长由振源和介质共同决定。用三
者之间存在这样的关系：
⑤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
⑥电磁波具有能量，可以传递信息
电磁波
麦克斯韦理论的必然产物
电磁波形成示意图
非均匀变
化的磁场
变化电场
若是均匀变化
稳定磁场
不再激发
若非均匀变化
变化磁场
若是均匀变化
稳定电场
若非均匀变化
激发
激发
激发
激发
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海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857年2月22日－1894年1月1日），德国物理学家，于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。
赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。　　
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赫兹的电火花
证实了电磁波的存在
赫兹证实电磁波存在的实验装置
实验现象：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。
实验原理：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
7、赫兹的电火花实验
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赫兹的电火花
证实了电磁波的存在
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。
演示实验
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赫兹的电火花
证实了电磁波的存在
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1、在以后的一系列实验中，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。他还测得电磁波在真空中的速度等于光速c，证明了电磁波与光的统一性。这样，赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。赫兹的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。
2、物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。
赫兹的成就
赫兹的电火花
证实了电磁波的存在
法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生了。他从小热爱科学，喜欢思考。1854年从剑桥大学毕业以后，他精心研读了法拉第的著作。麦克斯韦被法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引，但他也看到了法拉第定性表述的弱点。因此，这位初出茅庐的科学家下定决心，要把法拉第的物理思想用数学公式定量化地表达出来。
1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第。两人虽然在年龄上相差40岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦：“你不应停留在用数学解释我的观点，而应该突破它！
在麦克斯韦研究电磁现象的时候，科学家的研究已经从静止的、恒定的特殊情形扩展到运动变化的普遍情形；从孤立的电作用、磁作用扩展到彼此的联系。在这些研究的基础上，麦克斯韦历时10年终于建立了普遍的电磁场理论。
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科学漫步
麦克斯韦电磁场理论的建立
麦克斯韦电磁场理论的建立
麦克斯韦首先从类比研究入手，借用适当的数学工具表述法拉第的“力线”；后来，为了进一步说明“力线”的分布和性质，他转而建立新的模型并提出位移电流与电磁波的概念；最后，他把电磁场作为客体放在核心位置，总结出麦克斯韦方程组建立了完整的电磁场理论。
麦克斯韦方程组
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科学漫步
麦克斯韦电磁场理论的建立
1．关于电磁波与机械波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波传播需要介质，机械波传播不需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，各种机械波在同一种介质中传播速率都相同
C．电磁波和机械波都不能发生干涉
D．电磁波和机械波都能发生衍射
D
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2．下列关于麦克斯韦的电磁场理论说法正确的是（　　）
A．变化的磁场产生的电场一定是变化的
B．不均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生不均匀变化的电场
C．稳定的磁场产生不稳定的电场
D．周期性变化的磁场在周围空间产生的变化电场
D
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3．电磁场理论预言了什么（　　）
A．预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场
B．预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速
C．预言了变化的电场能够在周围产生磁场
D．预言了电能够产生磁，磁能够产生电
B
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4．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场可以产生电场.当产生的电场的电场线如图所示时，可能是（　　）
A．向上方向的磁场在增强
B．向下方向的磁场在减弱
C．向上方向的磁场先增强，然后反向减弱
D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强
D
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5．下列说法正确的是（　　）
A．楞次在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系
B．安培提出了分子电流假说
C．麦克斯韦预言了电磁波并用实验证实了电磁波的存在
D．法拉第提出了法拉第电磁感应定律
B
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6．关于电磁场和电磁波理论，下列说法不正确的是（　　）
A．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在
C．光是一种电磁波
D．电磁波传播也需要介质
D
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7．第一位提出“光本身也是一种电磁波”的科学家是（　　）
A．赫兹 B．法拉第 C．麦克斯韦 D．爱因斯坦
C
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8．下列关于电磁波的正确认识有（　　）
A．在真空中电磁波的传播速度跟光速相等
B．赫兹预言了电磁波的存在，20多年后麦克斯韦用实验证实
C．电磁波不会产生污染
D．只要空间某个区域存在电场和磁场，就能产生电磁波
A
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