物理人教版（2019）必修第三册13.4 电磁的发现及应用（共13张ppt)

(共13张PPT)
电磁的发现及应用
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新知导入
电磁波与我们的生活息息相关。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。为什么电磁波能得到这样的广泛的应用？它与机械波有何不同？我们在这节课里就学习
电磁波的发现历史，进而研它的主要特征。
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麦克斯韦电磁场理论
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。
英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人。
麦克斯韦想到：既然产生了感应电流，一定是有了电场，他认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场；即这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。
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①均匀变化的磁场产生稳定的电场。
②非均匀变化的磁场产生变化的电场。
E
O
B
O
周期性变化的磁场
周期性变化的电场
③周期性变化的磁场激发同频率周期性变化的电场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？
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。
他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
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一、电磁场
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，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。
二、电磁波
如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。
电磁波的产生与传播示意图
电场
磁场
周期性变化的电场
电场
磁场
电场
电场
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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。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。
2.电磁波特点
（1）电磁波可以在真空中传播。
电磁波与机械波不同，水波和声波等机械波的传播需要介质，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，而电场和磁场本身就是一种形式的物质。但是电磁波也可以在固体，气体，液体等介质中传播。
（2）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。
（3）光的电磁理论：电磁波的速度等于光速，光是以波动形式传播的一种电磁振动，c=3×10 8m/s。遗憾的是，麦克斯韦英年早逝，没有看到科学实验对电磁场理论的证实。把天才的预言变成世人公认的真理的人，是德国科学家赫兹。
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1886年，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，为无线电技术的发展开拓了道路。
他制作了电磁波探测器──谐振环，他把一根粗铜丝弯成环状，环的两端各连一个金属小球，赫兹把谐振环放在放电的莱顿瓶附近，反复调整谐振环的位置和小球的间距，终于在两个小球间闪出电火花。谐振环就好像收音机一样，它是电磁波的接收器。
赫兹设计的发射器
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电磁波
1.电磁波与机械波比较
（1）传播条件：机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质。
（2）传播规律：都遵循“V=λf=λ/T”这个关系式；且电磁波也能发生
反射、折射、衍射、干涉等现象。
（3）传播本质：机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。
三、电磁波谱
例如：无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。红外线可以用来加热理疗，可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信。紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞
电磁波的能量和通信
电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在。
电磁波具有能量。
课堂练习
1.下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）
A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
B.电磁波传播需要介质
C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在
D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的
解析：对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是恒定的，就不能产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波。电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C、D项。
课堂练习
2.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.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场
C.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的传播速度为光速
D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电
解析：电磁场理论预言了电磁波的存在，所以正确选项为C。其中A、B是电磁场理论，不是预言的内容。
课堂练习
3.对于声波和电磁波的比较,下面说法中正确的是（ ）
A.它们都能发生反射现象
B.声音是由物体振动产生的,电磁波是由变化的电磁场产生的
C.光是一种电磁波,B超利用的是声波
D.它们都能在真空中传播
解析：声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确。但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确。光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确。电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误。