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§2 电磁场与电磁波
高二物理（人教版2019）
选择性必修 第二册
第四章 电磁振荡与电磁波
新课引入
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？
思考与讨论：
对电和磁的认知过程
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
新课引入
1、变化的磁场产生电场
一、电磁场
新课讲授
变化的磁场产生电场
麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，闭合电路中的自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
2．变化的电场产生磁场
麦克斯韦提出假设：变化的电场就像运动的电荷，也在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
一、电磁场
变化的电场产生磁场
新课讲授
3.电磁场：如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
4.电磁波：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
新课讲授
1.电磁波的产生：
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
新课讲授
二、电磁波
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“感应”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
(1)电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波，无需介质。
(2)电磁波在真空中传播的速度是光速。光是电磁波的一种。
(3)电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。
电磁波是横波。
(4)电磁波是一种物质，具有能量。具有干涉、衍射现象。
二、电磁波
新课讲授
2.电磁波的特点：
新课讲授
二、电磁波
3.电磁波与机械波：
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
新课讲授
二、电磁波
3.电磁波与机械波：
产生机理 由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足干涉条件时均能发生干涉现象 衍射现象 满足衍射条件时均能发生明显衍射 5.赫兹的电火花
赫兹证实电磁波的存在
（1）赫兹实验原理图（如图所示）
新课讲授
二、电磁波
新课讲授
（2）试验现象：
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。
（3）现象解释：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。
新课讲授
（4）实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。
（5）实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
（6）赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
新课讲授
1．关于电磁场的理论，下列说法中正确的是（　　）
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的
C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的
D．周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场
BD
课堂练习
【答案】BD
【详解】AB．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场产生磁场，但产生的磁场不一定是变化的，如均匀变化的电场产生稳定的磁场，A错误，B正确；
C．均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；
D．周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场，D正确。
故选BD。
课堂练习
2．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在
C．赫兹不但预言了电磁波的存在，而且通过实验证实了电磁波的存在
D．赫兹首先预言了电磁波的存在，麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
B
课堂练习
【答案】B
【详解】麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。
故选B。
课堂练习
3．关于机械波与电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度
B
课堂练习
【答案】B
【详解】A．电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；
B．衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；
C．在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速度不变，与频率无关，故C错误；
D．光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D错误。
故选B。
课堂练习
4．下列是一些磁场的磁感应强度B随时间变化的图像，其中能在磁场周围产生稳定电场的是（　　）
B
课堂练习
【答案】B
【详解】根据麦克斯韦理论可知，只有随时间均匀变化的磁场，在其周围才能产生稳定的电场，由图像可知，只有B项符合。
故选B。
课堂练习

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