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1、第十四章 电磁波 第一节 电磁波的发现 人教版选修3-4 议一议 小明的姐姐在外地工作,后天奶奶 就要过70岁生日了,如果你是小明, 你如何用最快的方法通知姐姐赶回 来呢? a. 在古代的时候 b.在上世纪50年代. c.在21世纪的今天 电磁波看不见、摸不着，怎 么知道它真实存在呢？ 一、电磁波的发现 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁 学大成的伟大科学家。他依据库仑、高 斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉 第等前人的一系列发现和实验成果，建 立了第一个完整的电磁理论体系，不仅 科学地预言了电磁波的存在，而且揭示 了光、电、磁现象的本质的统一性，完 成了物理学的又一次大综合。这一理论 自然科学的
2、成果，奠定了现代的电力工 业、电子工业和无线电工业的基础。 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 麦 克 斯 韦 一、伟大的预言 演示实验 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间 变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引 起感应电流使灯泡发光。 法拉第发现的 （1）线圈中产生感应电流说明了什么？ 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场 ，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自 由电子做定向的移动，引起了感应电流。 （2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈 中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。 （3）想象线圈不存在时线
3、圈所在处的空间还 有电场吗？ 有 ！ （4）总结：麦克斯韦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，即这是一种普遍 存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 v1、变化的磁场产生电场 讨论与交流 磁现象和电现象有哪些相似之处？ 自然界中只有两种电荷（正电荷、负电荷） 自然界中也只有两种磁极（N极、S极） 电能生磁（奥斯特） 磁能生电（法拉第） 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么 ，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ 麦克斯韦相信自然界规 律的统一与和谐，相信电场 与磁场具有对称之美。他大 胆地提出的相似和联系。经 过反复思考提出假设：变化 的电场也相
4、当于一种电流， 也在空间产生磁场，即变化 的电场在空间产生磁场。 麦克斯韦的理论依据 静止的电荷静电场 电荷运动电场变化 产生磁场 利用场的观点 来分析问题 形成电流 2、变化的电场产生磁场 二、电磁场、电磁波 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。 B B EE EE 电磁场由产生区域向外传播就 形成了电磁波 电磁波传播的速度是光速。光 是电磁波的一种。 电磁
5、波在空间传播时，在任一 位置上（或任一时刻）E、B、v三 矢量相互垂直。电磁波是横波。 电磁波图景的分析： 非均匀 变化磁 场 激发 变化电场 均 匀 变 化 激发 稳 定 磁 场 不 在 激 发 若非 均匀 变化 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化 电场和磁场的变化关系 2、赫兹的实验： 赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因 为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把 天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在 人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。 赫兹与电磁波 赫兹是一个伟大的物理学家。他于1894年逝世时，年仅 37岁，这无疑是物
6、理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学 直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青 史的功绩。 发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他 发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电 通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却 很快在异地开花结果了。 在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄 国的波波夫分别实现厂无线电传播，并很快投人 实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春 笋般相继问世。无线电报（1894年）、无线电广 播（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电 话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传 真（1923年）、
7、电视（1929年）、微波通讯（ 1933年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、 卫星通讯、射电天文学它们使整个世界面貌 发生了深刻的变化。 赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发 展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后 人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。 德国于1994年发行的纪念 赫兹逝世100周年的邮票 捷克于1994年发行的纪念赫 兹逝世100周年的邮票 墨西哥于1967年发行的纪 念国际远程通讯计划会议 的邮票 生活中电磁波的产生 核弹爆炸 X射线照射下的鱼X射线照射下的手 小结：麦克斯韦的电磁场理论 分析: 恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无 电场。 周期性变化的电场周围存在同周期的磁场， 周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。 均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀 变化的磁场周围产生恒定的电场。 1.变化的磁场产生电场 2.变化的电场产生磁场
