4.2 电磁场与电磁波 课件（共20张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.2 电磁场与电磁波 课件（共20张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 08:22:41 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
电磁场与电磁波
观察振荡电路电压的波形
情境问题引入
【实验】
电路图
能量
有损耗
内能
电磁波
等幅振荡
计算机显示的电压波形
演示电磁波的存在
【实验】
情境问题引入
高频振荡器
喇叭
发射装置
接收装置
隔空亮灯
变化的磁场产生电场
【实验】
线圈
交变电源
铁芯
二极管
多匝线圈
[实验装置]
隔空亮灯
变化的磁场产生电场
【实验】
假设：变化的磁场产生电场
建构模型
涡旋 电场
麦克斯韦揭露了电磁感应现象的本质
抽象推理
提出假设
【基于事实证据】：对称统一
电场的描述：电场强度E、电场线
磁场的描述：磁感应强度B、磁感线
自然界中两种电荷（正电荷、负电荷）
自然界中两种磁极（N极、S极）
变化的电场产生磁场
电现象和磁现象的相似性/对称性/和谐性
【基于前辈研究】
奥斯特的“电生磁”与法拉第的“磁生电”的对称统一
电生磁
磁生电
奥斯特
法拉第
电
对称
磁
统一
麦克斯韦
变化的电场产生磁场
麦克斯韦依据前辈研究的一系列发现和实验成果
麦克斯韦继承法拉第关于“场”的观点/电场与磁场统一的思想
韦伯穿过一个又一个欧姆，把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。 ——麦克斯韦
【基于事实证据+前辈研究】：科学推理+大胆假设
变化的电场产生磁场
电
对称统一
磁
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
位移电流
变化的电场相当于一种电流
假设：变化的电场产生磁场
【科学推理】：提出假设+理论预言
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
对称统一
周期性变化的电场
变化的电场和变化的磁场相互联系而形成一个不可分离的统一体
电磁场
电磁场由远及近地向周围空间传播
伟大预言——空间存在电磁波
麦克斯韦的电磁场理论
周期性变化的电场
机械波传播需要介质
变化的电场
变化的磁场
变化的电场
……
电磁波靠电和磁的相互"感应"传播，
而不是靠介质的机械传递。
【电磁波与机械波】比较研究
麦克斯韦的电磁场理论
波的图像
【电磁波与机械波】比较研究
沿z轴传播的电磁波
E和B均随时间和空间做周期性变化
位移随时间和空间做周期性变化
麦克斯韦的电磁场理论
【电磁波】
沿z轴传播的电磁波
电磁波在真空中传播时，它的电场强度E和磁感强度B的方向相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直
电磁波是横波
麦克斯韦的电磁场理论
【光是电磁波】理论预言
沿z轴传播的电磁波
从理论上预见：
电磁波在真空中的传播速度等于光速c
预言：光是电磁波
“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。”。
——麦克斯韦
科学理论的重大意义在于可以预见人类尚未认识的事实。
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
麦克斯韦电磁场理论的建立
麦克斯韦 (1831-1879)
集电磁学大成的伟大科学家
建立第一个完整的电磁理论体系
科学预言了电磁波的存在
揭示了光、电、磁现象的本质的统一性
麦克斯韦电磁场理论意义足以跟牛顿力学体系
相媲美，是物理学发展中一个划时代的里程碑
章首语：这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地改观了。 ——杨振宁
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
奥斯特
电流磁效应
法拉第
电磁感应现象
麦克斯韦
电磁理论体系
人类对自然现象的认知过程
像科学家那样科学探究
麦克斯韦的电磁场理论
【赫兹证实电磁波的存在】实验证实
电火花
传播
电火花
氖泡
发射杆
接收杆
麦克斯韦的电磁场理论
【赫兹证实电磁波的存在】实验证实
[实验装置]
赫兹在证明电磁波存在后，进一步研究电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，测量得到电磁波在真空中的传播速度等于光速c，和麦克斯韦理论预言结果一致。
把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。
频率的单位命名为“赫兹(Hz)”
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
基于事实证据和科学推理进行检验的科学论证
展现假说
理论预言
实验证实
科学探究在
科学发现中的
重要作用
赫兹证实电磁波的存在
电磁场的物质性
物质的根本属性之一是具有能量
磁场
电场
重力场
场的多样性和统一性
法拉第
麦克斯韦
电磁场
电磁波
具有能量
物质性
：实物+场
物质存在两种形式
课堂小结
赫兹证实电磁波的存在
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
电磁场的物质性
电磁场与电磁波
观察振荡电路电压的波形
情境问题引入
【实验】
电路图
能量
有损耗
内能
电磁波
等幅振荡
计算机显示的电压波形
演示电磁波的存在
【实验】
情境问题引入
高频振荡器
喇叭
发射装置
接收装置
隔空亮灯
变化的磁场产生电场
【实验】
线圈
交变电源
铁芯
二极管
多匝线圈
[实验装置]
隔空亮灯
变化的磁场产生电场
【实验】
假设：变化的磁场产生电场
建构模型
涡旋 电场
麦克斯韦揭露了电磁感应现象的本质
抽象推理
提出假设
【基于事实证据】：对称统一
电场的描述：电场强度E、电场线
磁场的描述：磁感应强度B、磁感线
自然界中两种电荷（正电荷、负电荷）
自然界中两种磁极（N极、S极）
变化的电场产生磁场
电现象和磁现象的相似性/对称性/和谐性
【基于前辈研究】
奥斯特的“电生磁”与法拉第的“磁生电”的对称统一
电生磁
磁生电
奥斯特
法拉第
电
对称
磁
统一
麦克斯韦
变化的电场产生磁场
麦克斯韦依据前辈研究的一系列发现和实验成果
麦克斯韦继承法拉第关于“场”的观点/电场与磁场统一的思想
韦伯穿过一个又一个欧姆，把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。 ——麦克斯韦
【基于事实证据+前辈研究】：科学推理+大胆假设
变化的电场产生磁场
电
对称统一
磁
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
位移电流
变化的电场相当于一种电流
假设：变化的电场产生磁场
【科学推理】：提出假设+理论预言
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
对称统一
周期性变化的电场
变化的电场和变化的磁场相互联系而形成一个不可分离的统一体
电磁场
电磁场由远及近地向周围空间传播
伟大预言——空间存在电磁波
麦克斯韦的电磁场理论
周期性变化的电场
机械波传播需要介质
变化的电场
变化的磁场
变化的电场
……
电磁波靠电和磁的相互"感应"传播，
而不是靠介质的机械传递。
【电磁波与机械波】比较研究
麦克斯韦的电磁场理论
波的图像
【电磁波与机械波】比较研究
沿z轴传播的电磁波
E和B均随时间和空间做周期性变化
位移随时间和空间做周期性变化
麦克斯韦的电磁场理论
【电磁波】
沿z轴传播的电磁波
电磁波在真空中传播时，它的电场强度E和磁感强度B的方向相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直
电磁波是横波
麦克斯韦的电磁场理论
【光是电磁波】理论预言
沿z轴传播的电磁波
从理论上预见：
电磁波在真空中的传播速度等于光速c
预言：光是电磁波
“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。”。
——麦克斯韦
科学理论的重大意义在于可以预见人类尚未认识的事实。
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
麦克斯韦电磁场理论的建立
麦克斯韦 (1831-1879)
集电磁学大成的伟大科学家
建立第一个完整的电磁理论体系
科学预言了电磁波的存在
揭示了光、电、磁现象的本质的统一性
麦克斯韦电磁场理论意义足以跟牛顿力学体系
相媲美，是物理学发展中一个划时代的里程碑
章首语：这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地改观了。 ——杨振宁
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
奥斯特
电流磁效应
法拉第
电磁感应现象
麦克斯韦
电磁理论体系
人类对自然现象的认知过程
像科学家那样科学探究
麦克斯韦的电磁场理论
【赫兹证实电磁波的存在】实验证实
电火花
传播
电火花
氖泡
发射杆
接收杆
麦克斯韦的电磁场理论
【赫兹证实电磁波的存在】实验证实
[实验装置]
赫兹在证明电磁波存在后，进一步研究电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，测量得到电磁波在真空中的传播速度等于光速c，和麦克斯韦理论预言结果一致。
把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。
频率的单位命名为“赫兹(Hz)”
麦克斯韦的电磁场理论
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
基于事实证据和科学推理进行检验的科学论证
展现假说
理论预言
实验证实
科学探究在
科学发现中的
重要作用
赫兹证实电磁波的存在
电磁场的物质性
物质的根本属性之一是具有能量
磁场
电场
重力场
场的多样性和统一性
法拉第
麦克斯韦
电磁场
电磁波
具有能量
物质性
：实物+场
物质存在两种形式
课堂小结
赫兹证实电磁波的存在
变化的电场
产生磁场
变化的磁场
产生电场
对称 统一
建立电磁场理论
事实证据+前辈研究
电生磁
磁生电
假
设
光是电磁波
存在电磁波
预
言
电磁场的物质性