高中物理人教版选修1-1课件：4.1 电磁波的发现14张PPT

(共14张PPT)
第四章 电磁波及其应用
一、电磁波的发现
1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱:变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场。
2.了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
一
二
三
一、伟大的预言
1.变化的磁场产生电场
(1)在变化的磁场中如果有闭合的回路,由于磁通量的变化产生了感应电流,表明变化的磁场产生了电场。
(2)变化的磁场中如果没有闭合回路,也同样要在空间产生电场。
2.变化的电场产生磁场
如果在空间有变化的电场,那么这个变化的电场也会产生磁场。




一
二
三
二、电磁波
1.变化的电场和磁场交替产生由近及远地传播,这种电场和磁场的传播是一种波动过程,这就是电磁波。


“为了您和他人的安全,请您不要在飞机上使用手机和手提电脑。”这句提示语乘过飞机的人都听过。请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑(包括游戏机)?
提示:因为地面控制系统对飞机的控制是通过电磁波进行的,而手机和手提电脑能够产生电磁波,会产生干扰,影响飞行安全。
2.电磁波是一种特殊的物质,可以在真空中传播,它的传播速度等于光速。
3.光也是一种电磁波。



一
二
三
三、赫兹的电火花
这个实验现象证实了电磁波的存在及麦克斯韦的电磁理论的正确性。

一
二
一、对麦克斯韦电磁场理论的理解
1.变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场。均匀变化的磁场产生稳定的电场,均匀变化的电场产生稳定的磁场。
“均匀变化”指的是在相等时间内磁感应强度(电场强度)的变化量相等,或者说磁感应强度(电场强度)对时间的变化率为一定值。不均匀变化的磁场产生变化的电场,不均匀变化的电场产生变化的磁场。
2.周期性变化的磁场产生同频率的周期性电场,振荡的(周期性变化的)电场产生同频率的振荡磁场。
3.变化的电场和变化的磁场总是相互联系着的,形成一个不可分离的统一体,这就是电磁场。
一
二
特别提醒变化的磁场产生的电场叫感应电场或涡旋电场,与自由电荷激发的静电场不同,它的存在与空间有无导体或电路是否闭合无关。
一
二
二、对电磁波的认识
1.电磁波是横波,在传播方向上,任意一点的E和B都随时间按正弦规律变化,E和B彼此垂直,且与电磁波的传播方向垂直。
2.电磁场中储存电磁能,电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。
3.只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。
4.电磁波可以在真空中传播,因为电磁波本身就是一种物质——场物质,所以传播时不再需要其他介质。任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度,即c=3.0×108 m/s,电磁波传播虽然不需要介质,但在其他介质中的速度都比在真空中的小。
5.电磁波能产生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。
一
二
特别提醒(1)麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在,而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一。
(2)赫兹用实验证明了电磁波的存在,并研究了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象,证明了电磁波与光具有相同的性质,测出了电磁波在真空中的传播速度与光速c相同。
类型一
类型二
麦克斯韦电磁场理论
【例1】 关于电磁场理论,下列说法中正确的是(　　)
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场周围才产生磁场,所以A项错。而非均匀变化的电场产生变化的磁场,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,所以选项B、C错。
答案:D
类型一
类型二
题后反思本题考查麦克斯韦电磁场理论,电场的变化是均匀的还是非均匀的是解决此题的关键,只有周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波。
类型一
类型二
对电磁波的认识
【例2】 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.电磁波的应用之一是电磁起重机
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A、B错,C对;电磁起重机利用的是电流的磁效应,故D错。
答案:C
类型一
类型二
题后反思电磁场、电磁波是一种客观存在,是物质的,应建立场的物质性的概念。