電磁場(chǎng)和電磁波ppt課件

1、第三章第三章 電磁振蕩電磁振蕩 電磁波電磁波英國物理學(xué)家英國物理學(xué)家 麥克斯韋是繼法拉第之后，麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他根據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、根據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個(gè)完好的電磁實(shí)際體系，不第一個(gè)完好的電磁實(shí)際體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且提示了光、電、磁景象的本而且提示了光、電、磁景象的本質(zhì)的一致性，完成了物理學(xué)的又質(zhì)的一致性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一實(shí)際自然科學(xué)一次大

2、綜合。這一實(shí)際自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的根底。電子工業(yè)和無線電工業(yè)的根底。 討論交流討論交流 在通有振蕩電流的線圈在通有振蕩電流的線圈L L中，放一個(gè)小閉合導(dǎo)線回路中，放一個(gè)小閉合導(dǎo)線回路l l，如下圖。如下圖。l l回路中會(huì)出現(xiàn)電流回路中會(huì)出現(xiàn)電流嗎？假設(shè)出現(xiàn)電流，那么是嗎？假設(shè)出現(xiàn)電流，那么是什么力推進(jìn)電荷做定向運(yùn)動(dòng)什么力推進(jìn)電荷做定向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成電流的？構(gòu)成電流的？ 1線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)闡明了什么？線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)闡明了什么？ 麥克斯韋以為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，麥克斯韋以為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)在線

3、圈中驅(qū)使自在電子做定向正是這種電場(chǎng)在線圈中驅(qū)使自在電子做定向的挪動(dòng)，引起了感應(yīng)電流。的挪動(dòng)，引起了感應(yīng)電流。 2假設(shè)用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈假設(shè)用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會(huì)有電流、電場(chǎng)嗎？中還會(huì)有電流、電場(chǎng)嗎？ 有電場(chǎng)、無電流。有電場(chǎng)、無電流。 3想象線圈不存在時(shí)線圈所在處的空間還想象線圈不存在時(shí)線圈所在處的空間還有電場(chǎng)嗎？有電場(chǎng)嗎？ 有有 ！ 麥克斯韋以為線圈只不過用來顯示電場(chǎng)的存在，線圈不存在時(shí)，變化的磁場(chǎng)同樣在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，即這是一種普遍存在的景象，跟閉合電路能否存在無關(guān)。偉大的預(yù)言偉大的預(yù)言一、麥克斯韋電磁實(shí)際的兩個(gè)根本假設(shè)一、麥克斯韋電磁實(shí)際的兩個(gè)根本假設(shè) 1、變化

4、的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng) 麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際1 1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)BtOEtO麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際1 1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生振蕩電場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生振蕩電場(chǎng)BO正弦曲線正弦曲線振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)EO振蕩電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)E E與與B B頻率一樣頻率一樣tt 2變化的電場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng) 既然變化的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，既然變化的磁場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)能不可以在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)？那么變化的電場(chǎng)能不可以在

5、周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)？麥克斯韋以為，在麥克斯韋以為，在LCLC振蕩電路中當(dāng)電容器充、振蕩電路中當(dāng)電容器充、放電的時(shí)，不但導(dǎo)線中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且放電的時(shí)，不但導(dǎo)線中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且在電容器間，由于兩極板電荷的變化使電場(chǎng)發(fā)生在電容器間，由于兩極板電荷的變化使電場(chǎng)發(fā)生變化，變化的電場(chǎng)也要產(chǎn)生磁場(chǎng)變化，變化的電場(chǎng)也要產(chǎn)生磁場(chǎng). .BiE增大B、麥克斯圍電磁場(chǎng)實(shí)際、麥克斯圍電磁場(chǎng)實(shí)際2 2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)EtOBtO、麥克斯圍電磁場(chǎng)實(shí)際、麥克斯圍電磁場(chǎng)實(shí)際2 2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)振蕩

6、電場(chǎng)產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)EO正弦曲線正弦曲線振蕩電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)BO振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)B B與與E E頻率一樣頻率一樣麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際的了解:1恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)2恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)3均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)4均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)5振蕩電場(chǎng)(即周期性變化的)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)6振蕩磁場(chǎng)(即周期性變化的)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)二、電磁場(chǎng)二、電磁場(chǎng) 麥克斯韋根據(jù)上述兩個(gè)根本假設(shè)，進(jìn)一麥克斯韋根據(jù)上述兩個(gè)根本假設(shè)，進(jìn)一步指出：假設(shè)在空間某域有不均勻變化的電步指出：假設(shè)在空間某域有不均勻變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間引場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間引起變化的

7、磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍起變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間引起變化的電場(chǎng)空間引起變化的電場(chǎng)于是，變化的電場(chǎng)于是，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，構(gòu)成不可分割的一和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，構(gòu)成不可分割的一致體，稱為電磁場(chǎng)。致體，稱為電磁場(chǎng)。三、電磁波三、電磁波 1 由變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而構(gòu)成的電由變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而構(gòu)成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)傳播。這種變化的電磁場(chǎng)在磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)傳播。這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱為電磁波。空間的傳播稱為電磁波。 2 2 電磁波與機(jī)械波不同，不需求介質(zhì)，可以電磁波與機(jī)械波不同，不需求介質(zhì)，可以在真空中傳播。電磁波的速度等于光速！光在真空中傳播。

8、電磁波的速度等于光速！光是以動(dòng)搖方式傳播的一種電磁振動(dòng)是以動(dòng)搖方式傳播的一種電磁振動(dòng)2 2電磁波可以在真空中傳播。光是一種電磁波。電磁波可以在真空中傳播。光是一種電磁波。傳播速度為：傳播速度為：c=310 8m/s3 3電磁波也會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、電磁波也會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效應(yīng)和偏振景象。多普勒效應(yīng)和偏振景象。4 4電磁波有能量。電磁波有能量。3、電磁波的特點(diǎn)：、電磁波的特點(diǎn)：1電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直，電磁波在與電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。四、赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)四、赫茲

9、的電火花實(shí)驗(yàn)德國科學(xué)家。赫茲對(duì)人德國科學(xué)家。赫茲對(duì)人類的最大奉獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)類的最大奉獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。證明了電磁波的存在。1 1麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在：麥克斯韋預(yù)言電磁波的存在：2 2赫茲用實(shí)驗(yàn)證明電磁波的存在：赫茲用實(shí)驗(yàn)證明電磁波的存在：令人振奮的電火花令人振奮的電火花1 1、實(shí)驗(yàn)安裝：、實(shí)驗(yàn)安裝：a.a.銜接感應(yīng)圈的兩個(gè)金屬球。銜接感應(yīng)圈的兩個(gè)金屬球。b.b.導(dǎo)線環(huán)上的兩個(gè)金屬球。導(dǎo)線環(huán)上的兩個(gè)金屬球。2 2、實(shí)驗(yàn)景象：、實(shí)驗(yàn)景象： 當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過了火花。間也跳過了火花。3 3、景象解釋：

10、、景象解釋： 當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，立刻產(chǎn)生了一個(gè)當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，立刻產(chǎn)生了一個(gè)交變電磁場(chǎng)，構(gòu)成電磁波在空間傳播，經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時(shí)激發(fā)出交變電磁場(chǎng)，構(gòu)成電磁波在空間傳播，經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時(shí)激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)中也產(chǎn)生了火花。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)中也產(chǎn)生了火花。微弱的電火花閃爍著麥克斯韋實(shí)際的光輝，赫茲向全微弱的電火花閃爍著麥克斯韋實(shí)際的光輝，赫茲向全世界宣告：電磁波發(fā)現(xiàn)了世界宣告：電磁波發(fā)現(xiàn)了 3 3實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明電磁波存在，為麥實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明電磁波存在，為麥克斯韋的電磁場(chǎng)實(shí)際奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)克斯韋的電磁場(chǎng)實(shí)際奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)根底。根底。 赫茲察看到了電磁波的反射

11、赫茲察看到了電磁波的反射, ,折射折射, ,干干涉涉, ,偏振和衍射等景象偏振和衍射等景象. .他還丈量出電磁波和光有一樣的速度他還丈量出電磁波和光有一樣的速度. .這樣赫茲證明了麥克斯韋關(guān)于光的電這樣赫茲證明了麥克斯韋關(guān)于光的電磁實(shí)際磁實(shí)際. . 5.電磁波與機(jī)械波比較：電磁波與機(jī)械波比較： 傳播條件傳播條件機(jī)械波傳播需求介質(zhì)，而電磁波機(jī)械波傳播需求介質(zhì)，而電磁波不需求介質(zhì)也能傳播。不需求介質(zhì)也能傳播。 傳播規(guī)律傳播規(guī)律都遵照都遵照“V=f=/T這個(gè)關(guān)系式；這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等景象。涉等景象。 傳播本質(zhì)傳播本質(zhì)機(jī)械波傳播的是

12、機(jī)械能，電磁波機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。傳播的是電磁能。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化關(guān)系非均勻非均勻變化磁變化磁場(chǎng)場(chǎng)激發(fā)變化電場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定磁場(chǎng)不在激發(fā)假設(shè)非均勻變化激發(fā)變化磁場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定電場(chǎng)非均勻變化小結(jié)小結(jié)一、一、 麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際麥克斯韋電磁場(chǎng)實(shí)際1 1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)2 2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)3 3電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)傳播傳播電磁波電磁波4 4、電磁波不需介質(zhì)，以光速傳播。、電磁波不需介質(zhì)，以光速傳播。二、赫茲證明：二、赫茲證明：1 1、電磁場(chǎng)、電磁波的存在。、電磁場(chǎng)、電磁波的存在。2 2、電磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)、電磁波能

13、反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn) 象，證明了電磁波與光具有一樣的性質(zhì)。象，證明了電磁波與光具有一樣的性質(zhì)?！揪毩?xí)】 1根據(jù)麥克斯韋電磁實(shí)際，以下說法中正確的選項(xiàng)是A變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)B均勻變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)C穩(wěn)定的電場(chǎng)一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)D振蕩的電場(chǎng)一定產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)。答案答案:D2.以下說法正確的選項(xiàng)是( ) A.恒定電流可以在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) B.穩(wěn)定電場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) C.均勻變化的電場(chǎng)可以在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定 的磁場(chǎng) D.均勻變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，構(gòu)成由 近及遠(yuǎn)的電磁波AC3.3.當(dāng)電磁波的頻率添加時(shí)，它在真空中的速度將當(dāng)電磁波的頻率添加時(shí)，它在真空中的速度將( )( ) A. A.減小減小 B. B.增大增大 C. C.不變不變 D.