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第四章 电磁振荡与电磁波
4.2 电磁场与电磁波
【学习目标】
1.知道电磁波概念，了解电磁场是物质的一种形式，了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。
2.领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重点意义。
电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？
一、电磁波
变化的磁场产生电场
1、变化的磁场产生电场
涡旋电场（与磁场所在平面垂直）、 与是否存在闭合回路无关。
①均匀变化的磁场产生稳定的电场
E
t
O
B
t
O
②周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场
t
B
O
E
O
t
正弦曲线
振荡磁场
振荡电场
E与B频率相同
不能！
一、电磁波
思考：恒定的磁场产生电场吗？
麦克斯韦经过反复思考提出假设：
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。
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
2、变化的电场产生磁场
一、电磁场
静止的电荷
静电场
运动的电荷
变化电场
磁场
？
① 均匀变化的电场产生稳定的磁场
B
t
O
E
t
O
②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
t
E
O
B
O
t
正弦曲线
振荡电场
振荡磁场
B与E频率相同
恒定的电场产生磁场吗？
不产生！
一、电磁波
一、电磁波
3、电磁波的产生：
变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
B
B
E
E
E
E
赫兹
电火花
传播
火花
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。
20多年后，1886年，赫兹通过自制的实验装置证实了电磁波的存在。
二、赫兹的实验
观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。
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，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
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。
二、赫兹的实验
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。
E⊥B ⊥V
三、电磁波的特点
三、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。
2、电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应”，因此不需要介质，在真空中也能传播。
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，c = 3×108m/s。
（光本质上是一种电磁波）
4、电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。
5、电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。（电磁波是真实存在的物质）
波速：v=λ/T=λf
例1.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两图一定能持续产生电磁波
B．对甲图，从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动
C．闭合电路只是检验变化的磁场产生电场，即使没有闭合电路空间仍能产生电场
D．变化的电场周围产生磁场，与闭合电路是否存在有关
C
例2.2022年6月5日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是（　　）
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
A
例3.一束持续电子流在电场力作用下做匀加速直线运动，则在其周围的空间中（　　）
A．产生稳定的磁场
B．产生变化的磁场
C．所产生的磁场又可产生电场
D．产生的磁场和电场形成电磁波
C
1.有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电磁波的是（　　）
D
【课堂检测】
2.关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C.电磁波的传播速度等于光速C
D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
B
【课堂检测】
3.关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A.在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大
B.在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大
C.赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势
D.只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失
C
【课堂检测】
课 堂 小 结
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

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