课件32张PPT。第三章 电磁振荡、电磁波2.电磁场和电磁波23麦克斯韦电磁理论的两个基本假设及电磁场4电场强 变化 不产生 磁场 5磁场强 变化 不产生 6变化的磁场 变化的电场 7
××8910111213141516171819电磁波20由近及远 光速 赫兹 21真空中 22
√×√232425262728293031点击右图进入…Thank you for watching !2.电磁场和电磁波
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(难点)
2.知道电磁场在空间传播形成电磁波以及电磁波的基本特点．(重点、难点)
3.知道赫兹实验以及麦克斯韦电磁理论的意义．(重点)
知识点一| 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设及电磁场
1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设
(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场
磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场．这意味着电场可由两种方式产生：由电荷产生或由变化的磁场产生．
(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场
若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场．稳定的电场周围不产生磁场．
2．电磁场
如果在空间某区域有变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．
1．变化的电场一定产生变化的磁场． (×)
2．恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场． (×)
1．电磁场与静电场、静磁场相同吗？
【提示】 不同．电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割；静电场、静磁场单独存在．
2．变化的电场与变化的磁场是否是交替出现的？
【提示】 是的．
1．电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场
实验基础：实验装置如图所示．当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生了感应电流，使灯泡发光．麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生了电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流．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(导体环)是否存在无关，导体环的作用只是用来显示电流的存在．
2．电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场
麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的观点，认为变化的电场就像导电体的电流一样，会在空间产生磁场．根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．如图所示．
3.对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场
振荡磁场产生同频率的振荡电场
1．根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )
A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场
B．工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场
C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
D．非均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场
E．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
【解析】 教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确．均匀变化的电场周围会产生恒定不变的磁场，选项E错误．
【答案】 ABD
2．如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合线圈．
(1)你能观察到什么现象？
(2)这种现象说明了什么？
【解析】 (1)灵敏电流计的指针发生偏转，有电流产生．
(2)变化的磁场产生了电场，使闭合线圈的自由电荷发生了定向运动而形成了电流．
【答案】 见解析
理解麦克斯韦电磁场理论
1．恒定电场(磁场)→不产生磁场(电场)．
2．均匀变化电场(磁场)→恒定磁场(电场)．
3．非均匀变化电场(磁场)→变化磁场(电场)．
4．周期性变化电场(磁场)→同频率磁场(电场)．
知识点二| 电磁波
1．由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．
2．麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在，并计算出其传播速度等于光速，由此麦克斯韦认为光是电磁波的一种形态.1888年德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在．
3．电磁波的波长λ、波速v和周期T、频率f的关系与机械波一样，由下式表示λ＝vT＝v/f.
电磁波在真空中也能传播，这是它与机械波的不同之处，在真空中的传播速度v＝c≈3×108 m/s.
1．电磁波是一种波也有反射、折射． (√)
2．电磁波和光在真空中传播速度都是3×108 m/s.(√)
3．麦克斯韦证实了电磁波的存在． (×)
1．电磁波的传播是否也需要介质？
【提示】 不是．电磁波在真空中也能传播．
2．哪位科学家验证了电磁波的存在？
【提示】 赫兹．
机械波与电磁波的比较
机械波
电磁波
对象
研究力学现象
研究电磁现象
周期性变化的物理量
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
传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关
传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系
产生
由质点(波源)的振动产生
由周期性变化的电流(电磁振荡)激发
干涉
可以发生
可以发生
衍射
可以发生
可以发生
横波
可以是
是
纵波
可以是
否
3．下列关于电磁波的叙述中，正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
E．电磁波具有波的一切特征
【解析】 电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108 m/s，故B项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C项正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故E项正确，D项不正确．
【答案】 ACE
4．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，______用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了________，测定了电磁波的________和________，得到了电磁波的________，证实在真空中它等于________．
【解析】 赫兹用实验验证了麦克斯韦电磁场理论的正确性，研究出电磁波的特点及其性质，揭示了光的本质是电磁波．
【答案】 赫兹 电磁波 波长 频率 波速 光速
电磁波的特点
1．电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象．
2．电磁波是横波．在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直．
3．电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能．
课时分层作业(十二)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( )
A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象
B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在
C．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
E．赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性
【解析】 由物理学史知识可知，电流的磁效应是奥斯特发现的，电磁感应现象是法拉第发现的，赫兹证实了电磁波的存在，安培发现了磁场对电流的作用，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，A、C、E正确．
【答案】 ACE
2．按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是( )
A．恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场
B．变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场
C．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
D．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
E．周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场
【解析】 麦克斯韦电磁场理论的核心内容是：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场．对此理论全面正确理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场可以产生变化的磁场，也可产生不变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．由变化的磁场产生电场的规律与上相似．由此可知，选项B、D、E正确．
【答案】 BDE
3．关于电磁场理论的叙述，正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场
E．磁场周围一定存在电场
【解析】
【答案】 ABC
4．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场
B．变化的电场一定产生磁场
C．稳定的电场也可以产生磁场
D．变化的磁场一定产生电场
E．变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场
【解析】 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场，E项正确；变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，故A、C项错误，B项正确．同理知D正确．
【答案】 BDE
5．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．电磁波在真空和介质中传播速度不相同
C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波
D．赫兹证明了电磁波的存在
E．电磁波在真空中具有与光相同的速度
【解析】 若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，A、C错；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B、E正确；赫兹证明了电磁波的存在，D项正确．
【答案】 BDE
6．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是( )
A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
D．机械波只有横波
E．电磁波只有纵波
【解析】 机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A说法对；机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B说法对；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C说法对；机械波有横波和纵波，而电磁波只有横波，D、E说法错．
【答案】 ABC
7．关于麦克斯韦的电磁理论及其成就，下列说法正确的是( )
A．变化的电场可以产生磁场
B．变化的磁场可以产生电场
C．证实了电磁波的存在
D．预见了真空中电磁波的传播速度等于光速
E．证实了真实中电磁波的速度等于光速
【解析】 选项A和B是电磁理论的两大支柱，所以A和B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最早证实了电磁波的存在，C错误；麦克斯韦预见了真空中电磁波的传播速度等于光速，D正确，E错误．
【答案】 ABD
8.根据麦克斯韦电磁场理论，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，可能是向上的磁场在________或向下的磁场在________．
【解析】 在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可判断出感应电流方向如题图中E的方向所示，同理，当向下的磁场减小时，也会得到图中电场的方向．
【答案】 增强 减弱
[能力提升练]
9．用麦克斯韦的电磁场理论判断，图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图像是( )
【解析】 A图中的左图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图是错误的；B图中的左图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，右图的磁场应是稳定的，所以B图正确；C图中的左图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；同理E图正确，D图错误．
【答案】 BCE
10．不能发射电磁波的电场是( )
【解析】 由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(或磁场)，才会激发出周期性变化的磁场(或电场)，它又激发出周期性变化的电场(或磁场)……如此不断激发，便会形成电磁波．
【答案】 ABC
11．任何电磁波在真空中都具有相同的________．
【解析】 任何电磁波在真空中都具有相同的速度c＝3.0×108 m/s.
【答案】 波速
12．隐形飞机外形设计采用多棱折面，同时表面还采用吸波涂料，使被反射的雷达信号尽可能弱，从而达到隐身的目的．下列说法中正确的是( )
A．战机采用了隐形技术，不能反射电磁波，因此用肉眼不能看见
B．涂料隐形技术利用了干涉原理，对某些波段的电磁波，涂料膜前后表面反射波相互抵消
C．战机速度超过音速，不能用超声波雷达来探测
D．当敌机靠近时，战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率
E．当敌机远离时，战机携带的雷达接收的反射波的频率小于发射频率
【解析】 隐形战机表面的涂料，对一些特定波长的电磁波来说，反射波相消干涉，B对、A错；由于声音的速度小于战机，因此不能用超声波雷达探测，C对；当敌机靠近时，单位时间接收的波数增加，即频率升高，D错．同理知E对．
【答案】 BCE
