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1、第四節(jié) 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 電磁感應(yīng)與電磁場(chǎng) 炎熱的夏季，街頭樹(shù)陰下乘涼的人們都悠閑地聽(tīng)著自 己喜歡的電臺(tái)節(jié)目，成為現(xiàn)代人們休閑的一道風(fēng)景這些天 人傳話一樣的聲音是怎么來(lái)到人們跟前的？那么多人聽(tīng)不同 的人說(shuō)話，怎么都不互相干擾？ 解答： 我國(guó)的天人傳話始自 1926年 10月 1日，中國(guó)建 成了第一座無(wú)線廣播電臺(tái)并正式廣播 .1940年 12月 30日，延 安新華廣播電臺(tái)誕生，這是中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)建立的第一座 無(wú)線廣播電臺(tái)中華人民共和國(guó)成立后，廣播事業(yè)得到迅 速發(fā)展，很快普及了聲音廣播 .1958年和 1973年，又先后實(shí) 現(xiàn)了黑白電視和彩色電視廣播 要實(shí)現(xiàn)無(wú)線廣播，首先要將聲音信息或

2、圖像信息轉(zhuǎn)變 為電信號(hào)由聲音信息轉(zhuǎn)變成的電信號(hào)稱為音頻信號(hào)，其頻 率范圍為 16 20千赫由圖像信息轉(zhuǎn)變成的電信號(hào)稱視頻信 號(hào)，其頻率范圍從幾赫到幾兆赫其次，要用音頻信號(hào)或視 頻信號(hào)去調(diào)制作為載體的載波信號(hào)，才能將調(diào)制后的信號(hào)反 饋至發(fā)射天線，形成無(wú)線電波輻射出去載波的頻率必須數(shù) 倍于音頻或視頻，稱之為射頻在同一地區(qū)內(nèi)，各臺(tái)或各套 節(jié)目都有指定的載波頻率 (例如中央人民廣播電臺(tái)第 1套節(jié)目 中波段為 693千赫 )，接收者根據(jù)載波頻率的不同來(lái)選擇所需 要的節(jié)目 一、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 1在法拉第電磁試驗(yàn)中，變化的磁場(chǎng)在閉合電路周 圍產(chǎn)生一個(gè) ________，這個(gè) ________推動(dòng)閉合

3、電路導(dǎo)體 中的 ________做定向移動(dòng)，形成了電流 2麥克斯韋認(rèn)為，在 ________周圍產(chǎn)生電場(chǎng)是一種 普遍現(xiàn)象，跟 ________是否存在無(wú)關(guān) ________只是用 來(lái)顯示電流存在的 一、 1.電場(chǎng) 電場(chǎng) 電荷 2.變化的磁場(chǎng) 閉合電 路 電路的閉合 二、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 1麥克斯韋推斷，不僅電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的 __________也能夠產(chǎn)生 __________這就是麥克斯韋電磁場(chǎng)理 論的基本觀點(diǎn) 2變化的 ____________，變化的 ____________，變化的 電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體 ____________. 3變

4、化的電場(chǎng)和 ____________由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳 播出去，就形成了電磁波電磁波的傳播速度與 ____________ 相同 二、 1.電場(chǎng) 磁場(chǎng) 2.電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 電磁場(chǎng) 3.磁場(chǎng) 光速 4 1888年，德國(guó)物理學(xué)家 ______________用 “ 赫茲振 子 ” 試驗(yàn)，直接驗(yàn)證了電磁波的存在電磁波與光一樣，具 有 ____________________等波動(dòng)現(xiàn)象 三、電磁場(chǎng)是一種物質(zhì) 1電磁場(chǎng)可以使 ____________移動(dòng)，也就是可以對(duì)外 做功，所以，電磁場(chǎng)具有 ____________________________ _____________

5、_________ ____是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一 2光壓是 ______________________，由俄國(guó)物理學(xué)家 ________觀測(cè)到 4.赫茲 反射、折射、衍射和干涉 三、 1.電荷 能量 電磁場(chǎng) 2.光對(duì)被照射物的壓力 列別捷夫 1 對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 (1)變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，與自由電荷激發(fā)的 靜電場(chǎng)不同，它的電場(chǎng)線是閉合的，它的存在與空間有無(wú)導(dǎo) 體、有無(wú)閉合電路無(wú)關(guān) (2)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng) “ 均勻變化 ” 指 的是在相等的時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量相同，即磁感應(yīng)強(qiáng) 度對(duì)時(shí)間的變化率恒定 (3)產(chǎn)生電磁波的電磁場(chǎng)，必須是振蕩的電磁

6、場(chǎng)， “ 振 蕩的 ” 是指周期性變化并且變化是不均勻的 2電磁波的特點(diǎn)有哪些？ (1)電磁波是橫波，在傳播方向上任一點(diǎn) E和 B隨時(shí)間按 正弦規(guī)律變化， E和 B彼此垂直且與電磁波的傳播方向垂 直 (2)電磁波的傳播速度 v f，在真空中的傳播速度等于 光速 (3)電磁場(chǎng)貯存電磁能電磁波的發(fā)射過(guò)程就是輻射能 量的過(guò)程 (4)麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲證實(shí)了電磁波的存在， 測(cè)出了波長(zhǎng)和頻率，證實(shí)了真空中傳播速度等于光速，驗(yàn) 證了電磁波能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象 電磁場(chǎng)理論 靜電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，靜磁場(chǎng)也不產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和 變化的磁場(chǎng)互相聯(lián)系形成不可分割的統(tǒng)一體 電磁場(chǎng)

7、周期 性變化的電場(chǎng) (或磁場(chǎng) )產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) (或電場(chǎng) ) （多選題）下列關(guān)于電磁場(chǎng)理論的說(shuō)法，正確 的有 ( ) A變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) B變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng) C周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) D周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng) 解析： 本題是有關(guān)電磁場(chǎng)理論的概念題，要解決本題， 關(guān)鍵在于理解電磁場(chǎng)理論的內(nèi)容尤其是 “ 變化 ” 兩字 電磁場(chǎng)理論的內(nèi)容：變化的電場(chǎng) (磁場(chǎng) )產(chǎn)生磁場(chǎng) (電場(chǎng) )， 所以以上四個(gè)選項(xiàng)均對(duì) 答案： ABCD 電磁場(chǎng)與電磁波 麥克斯韋認(rèn)為如果在空間某處產(chǎn)生了變化的電場(chǎng)，就會(huì)在 空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；而這變化的電場(chǎng)和磁

8、場(chǎng)又在較遠(yuǎn)的地方 引起新的變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，使變化的電 場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播出去，形成電磁波 （多選題）下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中正確的是 ( ) A只要電場(chǎng)和磁場(chǎng)發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B電磁波的傳播需要介質(zhì) C停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在 D電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳 遞的 解析： 要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場(chǎng) (或磁場(chǎng) )產(chǎn) 生的磁場(chǎng) (或電場(chǎng) )必須是非均勻變化的，所以 A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電 磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播可以不需要介質(zhì)而在真空中傳 播， B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電磁波可以脫離 “ 波源 ” 而獨(dú)立存在，

9、 C選 項(xiàng)正確；電磁波可以使電荷移動(dòng)，說(shuō)明電磁波具有能量，電 磁波傳播的過(guò)程，也就是能量的傳播過(guò)程，所以 D正確 答案： CD 點(diǎn)評(píng)： 通過(guò)本題認(rèn)識(shí)電磁波的物質(zhì)性電磁波是一種由 電磁場(chǎng)構(gòu)成的特殊物質(zhì)，在理解麥?zhǔn)想姶艌?chǎng)理論時(shí)，要注意 靜止的電場(chǎng)或靜止的磁場(chǎng)是不能產(chǎn)生電磁波的 讀者看到上面這一組方程一定想知道它是干什么用 的，這些奇形怪狀的符號(hào)足夠讓整個(gè)物理學(xué)界大吃一 驚了，因?yàn)樗爬苏麄€(gè)電磁學(xué)的一切現(xiàn)象！難怪當(dāng) 初玻爾茲曼在提到這些方程時(shí)引用了歌德的話：“寫(xiě) 出這些符號(hào)的是上帝嗎？” 其實(shí)這正是麥克斯韋 (生于 1831年 11月 13日 )在 1864 年建立的一組描述電磁場(chǎng)理論的

10、一組方程式 (最初，麥 克斯韋寫(xiě)成八個(gè)方程式，人們把那八個(gè)方程式加以概 括，合并后剩下這四個(gè) )，它揭示了一切電磁現(xiàn)象，是 電磁學(xué)研究的基礎(chǔ)，每一位從事電磁研究的人都必須 熟記這一組方程式我們改寫(xiě)一下，還可以看到它所 具有的完美對(duì)稱性： 變化的電場(chǎng) 變化的磁場(chǎng) (5) 變化的磁場(chǎng) 變化的電場(chǎng) (6) 電場(chǎng) 激發(fā)電場(chǎng)的電荷 (7) 磁場(chǎng) 激發(fā)磁場(chǎng)的磁荷 (8) 這里我們已看到了電生磁、磁生電的過(guò)程：方程 (5)告訴 人們，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)；方程 (6)又告訴人們， 變化的磁場(chǎng)又能在周圍空間激發(fā)變化的電場(chǎng)它反映了電場(chǎng) 與磁場(chǎng)之間的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程，所以電流能產(chǎn)生磁效應(yīng)，而變 化的電

11、場(chǎng)又能感應(yīng)出電流 (電磁感應(yīng) )來(lái)，這正是麥克斯韋理 論的必然結(jié)果方程 (7)和方程 (8)，分別是電荷激發(fā)電場(chǎng)與 磁荷激發(fā)磁場(chǎng)的機(jī)制不過(guò)到目前為止，人們還沒(méi)有在自然 界中發(fā)現(xiàn)單磁荷的存在，所以方程 (8)右邊只能取零，這可以 說(shuō)是整個(gè)優(yōu)美對(duì)稱性中的破缺 科學(xué)家們正在自然界中尋找單磁荷 磁單極子，據(jù) 說(shuō)已取得了一定的進(jìn)展另外，根據(jù)這組方程，麥克 斯韋還得出，變化的電磁場(chǎng)在空間中要形成電磁波， 光就是一種電磁波，電磁波在真空中是以光速傳播 的 .1888年，物理學(xué)家赫茲終于用實(shí)驗(yàn)證明電磁波的存 在，從而證明麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的正確性 1. A. B. C. D. 電磁波是一種波，

12、聲波也是一種波，理論上它們是同 解析： 電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波 . 2.關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是（ A. B. C. D. 一 . B D 8關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列哪些說(shuō)法是正確的 ( ) A變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)一定是變化的 B均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的 C變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是穩(wěn)定的 D振蕩電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是振蕩的 D 二 . 4 根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 ， 以下說(shuō)法正確的是 ( ) A 磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng) ， 電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng) B 均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) ， 均勻變化的 磁場(chǎng)產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng) C 周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場(chǎng) ， 周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場(chǎng) D 磁場(chǎng)和電場(chǎng) 共同存在的空間一定是電磁場(chǎng) 答案： C 9 祝 您