心煩的個性說說：你微笑的側(cè)臉是我最懷念的風(fēng)景講解

1、電磁場和電磁波電磁場和電磁波 http:/ 研究電磁波應(yīng)從電磁振蕩開始。研究電磁波應(yīng)從電磁振蕩開始。 一、電磁振蕩的產(chǎn)生一、電磁振蕩的產(chǎn)生 G C S L 實驗：實驗： 如圖：先把開關(guān)板到電池組如圖：先把開關(guān)板到電池組 一邊，給電容器充電。稍后一邊，給電容器充電。稍后 再把開關(guān)板到線圈一邊，讓再把開關(guān)板到線圈一邊，讓 電容器通過線圈放電。電容器通過線圈放電。 1.振蕩電流振蕩電流：這種電路產(chǎn)生的大小和方向做周期性變化的電流，叫振：這種電路產(chǎn)生的大小和方向做周期性變化的電流，叫振 蕩電流。蕩電流。 2.能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路振蕩電路。如圖所示是一種簡單的振蕩電。

2、如圖所示是一種簡單的振蕩電 路，稱為路，稱為LC振蕩電路振蕩電路。 3.LC回路產(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化?；芈樊a(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化。 i t 0 T/4T/2 3T/4T 二、二、LC回路的周期和頻率回路的周期和頻率 LCT2 LC f 2 1 三、電磁場三、電磁場 19世紀(jì)世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研 究的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論。這個理論不僅說究的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論。這個理論不僅說 明了當(dāng)時已知的電磁現(xiàn)象，而且預(yù)言存在著一種新的能量明了當(dāng)時已知的電磁現(xiàn)象，而且預(yù)言存在著一種新的能量 傳輸形式，這就是電磁波

3、。電磁場理論的誕生，不僅具有傳輸形式，這就是電磁波。電磁場理論的誕生，不僅具有 深刻的理論意義，而且具有廣泛的應(yīng)用前景，對人類社會深刻的理論意義，而且具有廣泛的應(yīng)用前景，對人類社會 發(fā)展產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。發(fā)展產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。麥克斯韋對科學(xué)的偉大貢麥克斯韋對科學(xué)的偉大貢 獻在于他提出和發(fā)展了新的世界觀，為未來的科學(xué)研究指獻在于他提出和發(fā)展了新的世界觀，為未來的科學(xué)研究指 明了方向。他的電磁學(xué)理論通向相對論；他的氣體動力學(xué)明了方向。他的電磁學(xué)理論通向相對論；他的氣體動力學(xué) 理論對量子論起過作用；他籌建并領(lǐng)導(dǎo)的卡文迪許實驗室理論對量子論起過作用；他籌建并領(lǐng)導(dǎo)的卡文迪許實驗室 引導(dǎo)了實驗

4、原子物理學(xué)的發(fā)展。這一切使他成為牛頓之后、引導(dǎo)了實驗原子物理學(xué)的發(fā)展。這一切使他成為牛頓之后、 愛因斯坦之前最重要的物理學(xué)家。愛因斯坦之前最重要的物理學(xué)家。 麥克斯韋電磁場理論：麥克斯韋電磁場理論： （1）變化的磁場產(chǎn)生電場）變化的磁場產(chǎn)生電場 實驗驗證：按圖連接線路。實驗驗證：按圖連接線路。 問問1：小燈泡能否發(fā)光？：小燈泡能否發(fā)光？ 問問2：線圈中的電荷為什么能定向移動？：線圈中的電荷為什么能定向移動？ 問問3：如果線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？：如果線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？ 問問4：如果把線圈拿走，它原來所處的空間有電場嗎？：如果把線圈拿走，它原來所處的空間有電場嗎？ 結(jié)論：變

5、化的磁場產(chǎn)生電場。結(jié)論：變化的磁場產(chǎn)生電場。 例例1：如圖所示，有一匝電阻為：如圖所示，有一匝電阻為11的閉合金屬圓環(huán)的閉合金屬圓環(huán)a a，面，面 積為積為0.1m0.1m2 2, ,圓環(huán)平面與磁場方向垂直，磁場的磁感應(yīng)強度圓環(huán)平面與磁場方向垂直，磁場的磁感應(yīng)強度 隨時間的變化關(guān)系如圖隨時間的變化關(guān)系如圖b所示，求線圈中的電流大?。克?，求線圈中的電流大??？ 結(jié)論：均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場。結(jié)論：均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場。 t/s B/T 0 4 40 b 2 20 a a bc d k L A B 結(jié)論：振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率振蕩的電場結(jié)論：振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率振蕩的電場 例例2：如圖

6、為旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機，：如圖為旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機， 線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)為N，面積為，面積為S，在，在 磁場中以角速度磁場中以角速度旋轉(zhuǎn)，磁感旋轉(zhuǎn)，磁感 應(yīng)強度為應(yīng)強度為B，整個閉個電路總電，整個閉個電路總電 阻為阻為R，從中性面開始計時，求，從中性面開始計時，求 線圈中感應(yīng)電流的表達(dá)式？線圈中感應(yīng)電流的表達(dá)式？ 電磁場：電磁場：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場， 變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離 的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。（電場和磁場只是這個統(tǒng)的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。（電場和磁場只是

7、這個統(tǒng) 一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)）一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)） （2）變化的電場產(chǎn)生磁場）變化的電場產(chǎn)生磁場 麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與 磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁 場能產(chǎn)生電場的事實，提出場能產(chǎn)生電場的事實，提出 大膽的假設(shè)：變化的電場也大膽的假設(shè)：變化的電場也 能產(chǎn)生磁場，并且通過嚴(yán)密能產(chǎn)生磁場，并且通過嚴(yán)密 的理論推導(dǎo)得以證明這一結(jié)的理論推導(dǎo)得以證明這一結(jié) 論的正確性。論的正確性。 小結(jié)：小結(jié)： 1.麥克斯韋電磁場理論：麥克斯韋電磁場理論： 變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場；變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場； 變化的電場能夠在周圍空間磁場。變化的電場能夠

8、在周圍空間磁場。 2. 變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn) 生磁生磁 場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形 成一個不可分離的統(tǒng)一的場成一個不可分離的統(tǒng)一的場-電磁場。電磁場。 隨堂練習(xí)：隨堂練習(xí)： 1、根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，下列說法正確的是：（、根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，下列說法正確的是：（ ） A. 在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場 B. 在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的 磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場磁場周圍一定產(chǎn)

9、生變化的電場 C. 均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場 D. 振蕩的電場一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場振蕩的電場一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場 D B B EE EE 1. 電磁波的產(chǎn)生：如果在空間某處發(fā)生了變化的電場，就電磁波的產(chǎn)生：如果在空間某處發(fā)生了變化的電場，就 會在空間引起變化的磁場，這個變化的電場和磁場又會在較會在空間引起變化的磁場，這個變化的電場和磁場又會在較 遠(yuǎn)的空間引起新的變化的電場和磁場。這樣，變化的電場和遠(yuǎn)的空間引起新的變化的電場和磁場。這樣，變化的電場和 磁場并不局限于空間某個區(qū)域，而是由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳磁場并不局限于空間某個區(qū)域，而

10、是由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳 播開去。播開去。電磁場這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波。電磁場這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，形成電磁波。 請閱讀課本回答：為什么普通的請閱讀課本回答：為什么普通的LC振蕩電路不能振蕩電路不能 有效地發(fā)射電磁波？有效地發(fā)射電磁波？ 四、電磁波的產(chǎn)生四、電磁波的產(chǎn)生 + + + + 普通的普通的 LC振蕩電路中電場主要集中在電容器極板之振蕩電路中電場主要集中在電容器極板之 間，磁場主要集中在線圈內(nèi)部，振蕩過程中電場能和磁間，磁場主要集中在線圈內(nèi)部，振蕩過程中電場能和磁 場能主要是在電路內(nèi)部互相轉(zhuǎn)化，輻射出去的能量很少，場能主要是在電路內(nèi)部互相轉(zhuǎn)化，輻射出去的能量很少， 不能有效發(fā)射電磁

11、波。不能有效發(fā)射電磁波。 問題：要有效向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具問題：要有效向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具 有哪些特點？有哪些特點？ + + + + 2.振蕩電路必須具有如下特點：振蕩電路必須具有如下特點： 第一、要有足夠高的頻率。第一、要有足夠高的頻率。 頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng) 越大。（單位時間內(nèi)輻射出去的能量與頻率的四次方成正越大。（單位時間內(nèi)輻射出去的能量與頻率的四次方成正 比）比） 3.由閉合電路變成開放電路由閉合電路變成開放電路 實驗：電磁波的發(fā)射實驗：電磁波的發(fā)射 第二、振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。第二、振蕩電路的電場和磁場必須分

12、散到盡可能大的空間。 即成為開放電路。即成為開放電路。 + + + z y x B E 沿沿 Z 軸傳播的電磁波在軸傳播的電磁波在 某一時刻的波的圖象某一時刻的波的圖象 （1）電磁場中的電場和磁場互相垂直，電）電磁場中的電場和磁場互相垂直，電 磁波在與兩者均垂直的方向傳播。磁波在與兩者均垂直的方向傳播。 （2）相鄰兩個波峰或相鄰的兩個波谷之間的距離等于電）相鄰兩個波峰或相鄰的兩個波谷之間的距離等于電 磁波的波長磁波的波長 。 （波峰、波谷的意義波峰、波谷的意義） （3）在傳播方向上任一點）在傳播方向上任一點E和和B都隨時間作正弦變化，它都隨時間作正弦變化，它 們彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂

13、直，因此電磁波是們彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是 橫波。橫波。 3、電磁波的特點、電磁波的特點 4. 電磁波在空間以一定的速度傳播電磁波在空間以一定的速度傳播 ，其波長，其波長、頻率、頻率f、和波、和波 速速v的關(guān)系遵從波動的一般關(guān)系的關(guān)系遵從波動的一般關(guān)系 機械波的機械波的 波長、頻波長、頻 率、波速率、波速 三者之間三者之間 的關(guān)系是的關(guān)系是 怎樣的？怎樣的？ v = T = f 麥克斯韋從理論上預(yù)見：電磁波在真空中的傳麥克斯韋從理論上預(yù)見：電磁波在真空中的傳 播速度等于光在真空中的傳播速度。播速度等于光在真空中的傳播速度。 即電磁波在真空中的傳播速度即電磁波在真空中的傳

14、播速度C=3.0108m/s這這 個預(yù)見后來得到了證實個預(yù)見后來得到了證實 5.電磁場具有電磁能，電磁波在空間傳播，電磁能就電磁場具有電磁能，電磁波在空間傳播，電磁能就 隨之一起傳播。隨之一起傳播。 問題：機械波傳播需要問題：機械波傳播需要 介質(zhì)嗎？電磁波傳播需介質(zhì)嗎？電磁波傳播需 要介質(zhì)嗎？機械波產(chǎn)生要介質(zhì)嗎？機械波產(chǎn)生 的機理是什么？電磁波的機理是什么？電磁波 產(chǎn)生的機理是什么？產(chǎn)生的機理是什么？ 6. 電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)。電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)。 赫茲用實驗證實了麥克斯韋理論的正確性（赫茲用實驗證實了麥克斯韋理論的正確性（1888年）年） 小結(jié)：小結(jié)： 1.發(fā)射電磁波，振蕩電

15、路必須發(fā)射電磁波，振蕩電路必須 （1）振蕩頻率要高）振蕩頻率要高 （2）開放電路）開放電路 2.電磁波的特點電磁波的特點 （1）電磁波是橫波。）電磁波是橫波。 （2）電磁波在真空中的傳播速度是光在真空中的速度。）電磁波在真空中的傳播速度是光在真空中的速度。 （3）電磁波在空間傳播，電磁能隨之一起傳播。）電磁波在空間傳播，電磁能隨之一起傳播。 （4）電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)。電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)。 3. 赫茲用實驗證實了麥克斯韋電磁理論。赫茲用實驗證實了麥克斯韋電磁理論。 隨堂練習(xí)：隨堂練習(xí)： 1.關(guān)于電磁波在真空中的傳播，下列說法中正確的關(guān)于電磁波在真空中的傳播，下列說法中正確的 是是

16、 （ ） A. 頻率越高，傳播速度越大頻率越高，傳播速度越大 B. 波長越長，傳播速度越大波長越長，傳播速度越大 C. 電磁波的能量越大，傳播的速度越大電磁波的能量越大，傳播的速度越大 D. 頻率、波長、能量的強弱都不影響電磁波的頻率、波長、能量的強弱都不影響電磁波的 傳播速度傳播速度 D 2.關(guān)于電磁波和電磁場，下列說法中正確的是關(guān)于電磁波和電磁場，下列說法中正確的是 （ ） A. 均勻變化的電場在它的周圍空間產(chǎn)生均勻變化均勻變化的電場在它的周圍空間產(chǎn)生均勻變化 的磁場的磁場 B. 電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是 互相垂直的，且與波的傳播方向

17、垂直互相垂直的，且與波的傳播方向垂直 C. 電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播 D. 只要空間某區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)只要空間某區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn) 生電磁波生電磁波 B 赫茲與電磁波 赫茲是一個短命的物理學(xué)家。他于赫茲是一個短命的物理學(xué)家。他于1894年逝世時，年僅年逝世時，年僅 37歲，這無疑是物理學(xué)界的巨大損失。他從歲，這無疑是物理學(xué)界的巨大損失。他從21歲考人柏林大歲考人柏林大 學(xué)直到不幸去世，進行科學(xué)研究不足學(xué)直到不幸去世，進行科學(xué)研究不足15年，然而卻建立了永垂年，然而卻建立了永垂 青史的功績。青史的功績。 赫茲以前，由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥

18、克斯韋完成的電磁理論，因赫茲以前，由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋完成的電磁理論，因 為未經(jīng)一系列的科學(xué)實驗證明，始終處于為未經(jīng)一系列的科學(xué)實驗證明，始終處于“預(yù)想預(yù)想”階段。把天階段。把天 才的預(yù)想變成世人公認(rèn)的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷才的預(yù)想變成世人公認(rèn)的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷 史上首先捕捉到電磁波，使假說變成現(xiàn)實。史上首先捕捉到電磁波，使假說變成現(xiàn)實。 要獲得電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁要獲得電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁 波輻射源還應(yīng)當(dāng)有足夠的功率。名師出高徒，赫茲的恩師赫爾波輻射源還應(yīng)當(dāng)有足夠的功率。名師出高徒，赫茲的恩師赫爾 姆霍茨是一位理論和

19、實驗俱佳的卓越物理學(xué)家。在他的指導(dǎo)和姆霍茨是一位理論和實驗俱佳的卓越物理學(xué)家。在他的指導(dǎo)和 幫助下，赫茲很快制成了電磁波輻射源，當(dāng)時它被稱作赫茲振幫助下，赫茲很快制成了電磁波輻射源，當(dāng)時它被稱作赫茲振 蕩器蕩器 赫茲習(xí)慣性地首先檢查諧振器，將諧振器放到高振蕩器有赫茲習(xí)慣性地首先檢查諧振器，將諧振器放到高振蕩器有 一。定距離的地方，使諧振器的平面與振蕩器上放電器的一。定距離的地方，使諧振器的平面與振蕩器上放電器的 軸相吻合。實驗開始，赫茲和技師卡爾立刻忙碌起來，過軸相吻合。實驗開始，赫茲和技師卡爾立刻忙碌起來，過 了一個多小時，火花還是沒有迸發(fā)出來。當(dāng)把各種可能發(fā)了一個多小時，火花還是沒有迸發(fā)出

20、來。當(dāng)把各種可能發(fā) 生的情況，都進行檢查后仍然毫無結(jié)果，他們疲憊不堪地生的情況，都進行檢查后仍然毫無結(jié)果，他們疲憊不堪地 坐在桌旁。坐在桌旁。 赫茲已經(jīng)記不得這是第幾次失敗了。從一開始實驗，赫茲已經(jīng)記不得這是第幾次失敗了。從一開始實驗， 他就像與成功無緣似的，麥克斯韋預(yù)言過，電磁振蕩波一他就像與成功無緣似的，麥克斯韋預(yù)言過，電磁振蕩波一 樣可以折射、反射，具有波的一切屬性。樣可以折射、反射，具有波的一切屬性。 在這個房間，他借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實了從電在這個房間，他借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實了從電 磁輻射源發(fā)出的電磁場，就是電磁波?？墒?，現(xiàn)在他想證磁輻射源發(fā)出的電磁場，就是電磁波?？墒?，現(xiàn)

21、在他想證 明電磁波具有像光一樣的反射性能，他打算把明電磁波具有像光一樣的反射性能，他打算把 反射的電磁反射的電磁 波記錄下來，然而卻一直沒有成功。波記錄下來，然而卻一直沒有成功。 新的思路終于誕生了。經(jīng)過調(diào)諧電磁輻射源的新的思路終于誕生了。經(jīng)過調(diào)諧電磁輻射源的 內(nèi)部要素，加大每秒鐘振蕩的次數(shù)，赫茲終于證明內(nèi)部要素，加大每秒鐘振蕩的次數(shù)，赫茲終于證明 了電磁波具有光一樣的反射性能。在以后的工作中，了電磁波具有光一樣的反射性能。在以后的工作中， 赫茲悉心研究了電磁波的折射、干涉、偏振和衍射赫茲悉心研究了電磁波的折射、干涉、偏振和衍射 等現(xiàn)象，并且證明了它們的傳播速度等于光速，這等現(xiàn)象，并且證明了它們的傳播速度等于光速，這 樣，赫茲第一個證實了光從其本質(zhì)上說也是一種電樣，赫茲第一個證實了光從其本質(zhì)上說也是一種電 磁波的問題