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【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修1-1）：第二章第四节麦克斯韦电磁场理论（25张ppt）

上传时间: 2014-08-17

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第四节　麦克斯韦电磁场理论

电磁感应与电磁场

炎热的夏季，街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自己喜欢的电台节目，成为现代人们休闲的一道风景．这些天人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的？那么多人听不同的人说话，怎么都不互相干扰？

解答：我国的天人传话始自1926年10月1日，中国建成了第一座无线广播电台并正式广播.1940年12月30日，延安新华广播电台诞生，这是中国共产党领导建立的第一座无线广播电台．中华人民共和国成立后，广播事业得到迅速发展，很快普及了声音广播.1958年和1973年，又先后实现了黑白电视和彩色电视广播．

要实现无线广播，首先要将声音信息或图像信息转变为电信号．由声音信息转变成的电信号称为音频信号，其频率范围为16～20千赫．由图像信息转变成的电信号称视频信号，其频率范围从几赫到几兆赫．其次，要用音频信号或视频信号去调制作为载体的载波信号，才能将调制后的信号反馈至发射天线，形成无线电波辐射出去．载波的频率必须数倍于音频或视频，称之为射频．在同一地区内，各台或各套节目都有指定的载波频率(例如中央人民广播电台第1套节目中波段为693千赫)，接收者根据载波频率的不同来选择所需要的节目．

一、变化的磁场产生电场

1．在法拉第电磁试验中，变化的磁场在闭合电路周围产生一个________，这个________推动闭合电路导体中的________做定向移动，形成了电流．

2．麦克斯韦认为，在________周围产生电场是一种普遍现象，跟________是否存在无关．________只是用来显示电流存在的．

一、1.电场　电场　电荷　2.变化的磁场　闭合电路　电路的闭合

二、变化的电场产生磁场

1．麦克斯韦推断，不仅电流能够产生磁场，变化的__________也能够产生__________．这就是麦克斯韦电磁场理论的基本观点．

2．变化的____________，变化的____________，变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体——____________.

3．变化的电场和____________由近及远地向周围空间传播出去，就形成了电磁波．电磁波的传播速度与____________相同．

二、1.电场　磁场　2.电场产生磁场　磁场产生电场　电磁场　3.磁场　光速

4．1888年，德国物理学家______________用“赫兹振子”试验，直接验证了电磁波的存在．电磁波与光一样，具有____________________等波动现象．

三、电磁场是一种物质

1．电磁场可以使____________移动，也就是可以对外做功，所以，电磁场具有____________________________．__________________________是物质存在的基本形态之一．

2．光压是______________________，由俄国物理学家________观测到．

4.赫兹　反射、折射、衍射和干涉

三、1.电荷　能量　电磁场　2.光对被照射物的压力　列别捷夫

1．对麦克斯韦电磁场理论的理解．

(1)变化的磁场在空间产生的电场，与自由电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体、有无闭合电路无关．

(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场．“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度的变化量相同，即磁感应强度对时间的变化率恒定．

(3)产生电磁波的电磁场，必须是振荡的电磁场，“振荡的”是指周期性变化并且变化是不均匀的．

2．电磁波的特点有哪些？

(1)电磁波是横波，在传播方向上任一点E和B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)电磁波的传播速度v＝λf，在真空中的传播速度等于光速．

(3)电磁场贮存电磁能．电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．

(4)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中传播速度等于光速，验证了电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉等现象．

电磁场理论

静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，变化的电场和变化的磁场互相联系形成不可分割的统一体——电磁场．周期性变化的电场(或磁场)产生周期性变化的磁场(或电场)．

（多选题）下列关于电磁场理论的说法，正确的有(　　)

A．变化的电场会产生磁场

B．变化的磁场会产生电场

C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场

D．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场

解析：本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题，关键在于理解电磁场理论的内容．尤其是“变化”两字．

电磁场理论的内容：变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，所以以上四个选项均对．

答案：ABCD

电磁场与电磁波

麦克斯韦认为如果在空间某处产生了变化的电场，就会在空间产生变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的地方引起新的变化的电场和磁场．这个过程反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波．

（多选题）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．电磁波的传播需要介质

C．停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在

D．电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的

解析：要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以D正确．

答案：CD

点评：通过本题认识电磁波的物质性．电磁波是一种由电磁场构成的特殊物质，在理解麦氏电磁场理论时，要注意静止的电场或静止的磁场是不能产生电磁波的．



读者看到上面这一组方程一定想知道它是干什么用的，这些奇形怪状的符号足够让整个物理学界大吃一惊了，因为它概括了整个电磁学的一切现象！难怪当初玻尔兹曼在提到这些方程时引用了歌德的话：“写出这些符号的是上帝吗？”

其实这正是麦克斯韦(生于1831年11月13日)在1864年建立的一组描述电磁场理论的一组方程式(最初，麦克斯韦写成八个方程式，人们把那八个方程式加以概括，合并后剩下这四个)，它揭示了一切电磁现象，是电磁学研究的基础，每一位从事电磁研究的人都必须熟记这一组方程式．我们改写一下，还可以看到它所具有的完美对称性：

变化的电场?变化的磁场(5)

变化的磁场?变化的电场(6)

电场?激发电场的电荷(7)

磁场?激发磁场的磁荷(8)

这里我们已看到了电生磁、磁生电的过程：方程(5)告诉人们，变化的电场可以产生变化的磁场；方程(6)又告诉人们，变化的磁场又能在周围空间激发变化的电场．它反映了电场与磁场之间的相互转换过程，所以电流能产生磁效应，而变化的电场又能感应出电流(电磁感应)来，这正是麦克斯韦理论的必然结果．方程(7)和方程(8)，分别是电荷激发电场与磁荷激发磁场的机制．不过到目前为止，人们还没有在自然界中发现单磁荷的存在，所以方程(8)右边只能取零，这可以说是整个优美对称性中的破缺．

科学家们正在自然界中寻找单磁荷——磁单极子，据说已取得了一定的进展．另外，根据这组方程，麦克斯韦还得出，变化的电磁场在空间中要形成电磁波，光就是一种电磁波，电磁波在真空中是以光速传播的.1888年，物理学家赫兹终于用实验证明电磁波的存在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性．

1.关于电磁场和电磁波的正确说法是（）

A.电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁波

B.电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波

C.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

D.电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波

解析：电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波.

2.关于电磁波，下列说法正确的是（）

A.光不是电磁波

B.电磁波需要有介质才能传播

C.只要有电场和磁场，就可以产生电磁波

D.真空中，电磁波的传播速度与光速相同

一.

8．关于电磁场的理论，下列哪些说法是正确的(　　)

A．变化的电场周围产生的电场一定是变化的

B．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

C．变化的电场周围产生的磁场一定是稳定的

D．振荡电场周围产生的磁场也是振荡的

二.

答案：C

祝

您

学业有成

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