电磁波的发现

(共33张PPT)
麦克斯韦(James Clerk Maxwell )
英国物理学家，经典电磁理论的奠基人．1831年6月13日出生于爱丁堡．1847年入爱丁堡大学听课，专攻数学。他很重视实验，涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等。他说：“把数学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识，比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的知识更加坚实、有益而牢固。” 1850年考入剑桥大学，1854年以优异成绩毕业并获得了学位，留校工作。1856年起任苏格兰阿伯丁的马里沙耳学院的自然哲学讲座教授，经法拉第举荐，自1860年起任伦敦皇家学院的物理学和天文学教授。1871 年起负责筹划卡文迪什实验室，随后被任命在 剑桥大学创办卡文迪什实验室并担任第一任负 责人。1879年11月5日麦克斯韦因患癌症在剑 桥逝世，终年仅48岁。
电磁场理论的核心之一
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
实验为证：如右图， 交流电产生了周期变化的 磁场，上面的线圈中产生 电流使灯泡发光
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
实验为证：如右图， 交流电产生了周期变化的 磁场，上面的线圈中产生 电流使灯泡发光
【讨论】①如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流电场吗？
②线圈不存在时，线圈所处的空间还有电场吗？
③若改成恒定的直流电，还有电场吗？
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
实验为证：如右图， 交流电产生了周期变化的 磁场，上面的线圈中产生 电流使灯泡发光
【讨论】①如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流电场吗？
②线圈不存在时，线圈所处的空间还有电场吗？
③若改成恒定的直流电，还有电场吗？
有电场，无电流
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
实验为证：如右图， 交流电产生了周期变化的 磁场，上面的线圈中产生 电流使灯泡发光
【讨论】①如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流电场吗？
②线圈不存在时，线圈所处的空间还有电场吗？
③若改成恒定的直流电，还有电场吗？
有电场，无电流
有
【讨论】①如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流电场吗？
②线圈不存在时，线圈所处的空间还有电场吗？
③若改成恒定的直流电，还有电场吗？
电磁场理论的核心之一
变化的磁场产生电场
实验为证：如右图， 交流电产生了周期变化的 磁场，上面的线圈中产生 电流使灯泡发光
无
有
有电场，无电流
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 路是否存在无关，导体环只是用来显示电 流的存在。
【说明】在变化 的磁场中所产生的 电场的电场线是闭 合的（涡旋电场）
电场线
电磁场理论的核心之二
　　洞察力：麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场和磁场的对称美。　
电磁场理论的核心之二
变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设：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。
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。
电磁场理论的核心之二
变化的电场产生磁场
B
i
＋＋＋＋
E增大
B
麦克斯韦假设：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。
电磁场理论的核心之二
麦克斯韦假设：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。
【理解】 (1) 电场均匀变化产生稳定磁场； (2) 非均匀变化产生变化磁场。
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。
变化的电场产生磁场
麦克斯韦电磁场理论的理解:
麦克斯韦电磁场理论的理解:
①恒定的电场不产生磁场;
②恒定的磁场不产生电场;
③均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场;
④均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场;
⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场;
⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场。
电场和磁场的变化关系
激 发
非均 匀变 化磁 场
激 发
变 化 电 场
均 匀 变 化
激 发
稳 定 磁 场
不再 激 发
激 发
若非 均匀 变化
变 化 磁 场
稳 定 电 场
均匀 变化
非均匀变化
1.电磁场：如果在空间某区域中有周期性变 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，……
电磁波
1.电磁场：如果在空间某区域中有周期性变 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，……
变化的电场和变化的磁场是相互联系着 的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。
电磁波
变化的电场和变化的磁场是相互联系着 的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。
　　2.电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播 就是电磁波。
电磁波
1.电磁场：如果在空间某区域中有周期性变 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，……
电磁波的特点:
(1) 电磁波是横波，电场强度E和磁感应 强度B做正弦规律，二者相互垂直，均与波的 传播方向垂直。
(2)电磁波可以在真空中传播，速度和光 速相同。v= f
(3)电磁波具有波的特性。
电磁波的特点:
L
E
C
K
A
B
接 收 线 圈
电磁波
发射 电路
1.赫兹的电火花实验原理图
电磁波的实验证明
　　2.实验原理：当开关K突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆A、B两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次火花，就产生一次高频振荡电流，火花放电是间歇性的，因此发射电路就间歇性的发射出电磁波，接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。
　　2.实验原理：当开关K突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆A、B两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次火花，就产生一次高频振荡电流，火花放电是间歇性的，因此发射电路就间歇性的发射出电磁波，接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。 　　3.实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
赫兹的电火花实验
电磁波的实验证明
　　赫兹观察到了电磁波的反射，折射，干 涉，偏振和衍射等现象。
　　他还测量出电磁波和光有相同的速度。 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
赫兹的电火花实验
　　赫兹观察到了电磁波的反射，折射，干 涉，偏振和衍射等现象。
　　他还测量出电磁波和光有相同的速度。 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
　　赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
电磁波的实验证明
随堂练习：
　　1.某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是(　　 )
A.在中心O有一静止的点电荷
B.沿AB方向有一段通有恒定 电流的直导线
C.沿BA方向的磁场在减弱
D.沿AB方向的磁场在减弱
　　1.某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是(　　 )
A.在中心O有一静止的点电荷
B.沿AB方向有一段通有恒定 电流的直导线
C.沿BA方向的磁场在减弱
D.沿AB方向的磁场在减弱
随堂练习：
C
　　2.下图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是( )
用麦克斯韦的电磁场理论判断
随堂练习：
　　2.下图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是( )
C
用麦克斯韦的电磁场理论判断
随堂练习：
　　3.一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图,当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离 子的(　　　　)
　　A.动能不变
　　B.动能增大
　　C.动能减小
　　D.动能为零
随堂练习：
　　3.一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图,当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离 子的(　　　　)
　　A.动能不变
　　B.动能增大
　　C.动能减小
　　D.动能为零
随堂练习：
B