麥克斯韋的電磁場理論

3.1麥克斯韋的電磁場理論1.了解麥克斯韋電磁場理論及其基本思想。2.了解麥克斯韋電磁場理論在物理學發(fā)展史上的意義。3.知道電磁波的特點。重點：加深對麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱的理解。難點：理解麥克斯韋提出的電磁場理論。一、法拉第的貢獻1.法拉第創(chuàng)造性地用“_____”和“___”的概念來描述電荷之間、磁體之間以及_______之間的相互作用。2.物質存在的兩種形態(tài)：一種是分子、原子等_____，另一種是___。【想一想】電場和磁場是真實存在的嗎？提示：雖然電場和磁場看不見摸不著，但它們確實是真實存在的。力線場電與磁實物場二、電磁場理論的兩大支柱1.變化的磁場產生電場(1)實驗基礎如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產生_________。感應電流麥克斯韋對電磁感應的理解：不管空間有沒有閉合線圈，只要有___________，就會產生電場。(2)推論：①磁場的變化是_______，產生的電場是穩(wěn)定的。②磁場的變化是_________，產生的電場是變化的。變化的磁場均勻的不均勻的2.變化的電場產生磁場(1)麥克斯韋大膽地假設，既然變化的磁場能產生電場，變化的電場也會在空間產生_____。(2)推論：①電場的變化是_______，產生的磁場是穩(wěn)定的。②電場的變化是_________，產生的磁場是變化的。磁場均勻的不均勻的3.電磁波的特點(1)不均勻變化的磁場和電場相互耦連，形成_________的統(tǒng)一的電磁場。(2)電磁波是橫波，電場和磁場方向相互垂直并且都_______傳播的方向。(3)電磁波在真空中的傳播速度_________。不可分離垂直于等于光速【判一判】(1)變化的磁場產生電場。()(2)均勻變化的磁場產生均勻變化的電場。()(3)不均勻變化的電場與不均勻變化的磁場可以相互獨立。()提示：(1)麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱之一是變化的磁場產生電場，(1)對。(2)均勻變化的磁場產生穩(wěn)定的電場，(2)錯。(3)不均勻變化的電場和磁場相互耦連，不可分離，(3)錯。

對麥克斯韋兩個假說的理解【探究導引】觀察以上圖片：蛋可以孵出小雞，而雞又可以生蛋，蛋和雞交換輪流出現(xiàn)而讓蛋和雞一直繁衍傳承下去，結合圖片和現(xiàn)實情況思考以下問題：(1)電可以產生磁，磁也可以產生電，電和磁也能像蛋和雞那樣傳承下去嗎？(2)如果電和磁也能像蛋和雞那樣傳承下去，需要滿足什么樣的條件呢？【要點整合】1.變化的磁場產生電場如圖所示,在變化的磁場周圍產生電場,是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路(導體環(huán))是否存在無關。導體環(huán)的作用只是用來顯示電場的存在。2.變化的電場產生磁場在電容器充放電的時候,不僅導體中的電流要產生磁場,而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產生磁場(如圖所示)?！咎貏e提醒】(1)在變化的磁場中所產生的電場的電場線是閉合的，而靜電場中電場線是不閉合的。(2)均勻變化的電場或磁場不能產生電磁波?！镜淅?】(2012·廈門高二檢測)有關麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A.磁場一定產生電場B.電場一定產生磁場C.穩(wěn)定的磁場一定產生電場D.變化的磁場一定產生電場【思路點撥】解答本題時應把握以下兩點：關鍵點(1)恒定電場(磁場)不產生磁場(電場)(2)變化的電場(磁場)產生磁場(電場)【規(guī)范解答】選D。變化的電場和磁場是相互產生不可分隔的，但是恒定電場(磁場)不產生磁場(電場)，A、B、C項錯，D項對?！究偨Y提升】判斷是否產生電場或磁場的技巧場是實際存在的一種形態(tài)，變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場，均勻變化的場產生穩(wěn)定的另一種場；穩(wěn)定的電場不產生磁場，穩(wěn)定的磁場不產生電場?！咀兪接柧殹看艌龅拇鸥袘獜姸菳隨時間t變化的四種情況如圖所示，其中能產生電場的有()圖所示的磁場?！窘馕觥窟xB、D。A、C圖中的磁場是恒定的，不能產生電場；B、D圖中的磁場是周期性變化的，可以產生周期性變化的電場，故B、D正確，A、C錯誤。對麥克斯韋電磁場理論的理解【探究導引】上圖為一款麻花項鏈，項鏈的組成部分之間環(huán)環(huán)相扣，非常美觀大方，具有很好的裝飾作用，結合上圖請思考下列問題：(1)電場和磁場也能像項鏈一樣環(huán)環(huán)相扣嗎？(2)滿足什么樣的條件電場和磁場才能像項鏈一樣環(huán)環(huán)相扣呢？【要點整合】1.電磁場的產生：如果在空間某處有周期性變化的電場，這個變化的電場就會在它周圍空間產生周期性變化的磁場，產生的這個變化的磁場又會在它的周圍較遠空間繼續(xù)產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場相互激發(fā)，由近及遠地向周圍空間傳播，這就是電磁場。2.麥克斯韋電磁場理論的要點(1)恒定的磁場不會產生電場，恒定的電場也不會產生磁場；(2)均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場，均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場；(3)振蕩變化的磁場在周圍空間產生同頻率振蕩的電場，振蕩變化的電場在周圍空間產生同頻率振蕩的磁場，這樣電場和磁場相互耦連激發(fā)，由近及遠向外傳播形成電磁場?！咎貏e提醒】(1)電磁場是動態(tài)的，并且電場和磁場不可分割；(2)磁感線、電場線都是閉合的曲線；(3)靜電場、靜磁場都是單獨存在的，且電場線是非閉合曲線，靜止的電場和磁場不是電磁場?！镜淅?】關于電磁場理論，下列說法中正確的是()A.在電場的周圍空間一定產生磁場B.任何變化的電場周圍空間一定產生變化的磁場C.均勻變化的電場周圍空間產生變化的磁場D.振蕩電場在周圍空間產生變化的磁場【思路點撥】解答本題應理解麥克斯韋電磁場理論：關鍵點(1)恒定電場(磁場)→不產生磁場(電場)(2)均勻變化電場(磁場)→恒定磁場(電場)(3)非均勻變化電場(磁場)→變化磁場(電場)(4)周期性變化電場(磁場)→同頻率磁場(電場)【規(guī)范解答】選D。由麥克斯韋電磁場理論知：不變的電場周圍不產生磁場，變化的電場周圍一定產生磁場，產生的磁場性質是由電場的變化情況決定的，均勻變化的電場產生穩(wěn)定的磁場，不均勻變化的電場產生變化的磁場，振蕩的電場產生同頻率振蕩的磁場，反之亦然，故D正確。【變式訓練】下列關于電磁波的說法正確的是()A.均勻變化的磁場能夠在空間產生電場B.電磁波在真空中的傳播速度和光的傳播速度相同C.只要有電場，就能產生電磁波D.電磁波是縱波【解析】選A、B。不管磁場怎樣變化，只要是變化的磁場就可以在空間產生電場，所以均勻變化的磁場也能夠在空間產生電場，故A正確；電磁波在真空中的傳播速度和光的傳播速度相同，故B正確；恒定的電場(磁場)周圍不會產生磁場(電場)，只有變化的電場(磁場)才能產生電磁波，故C錯誤；電磁波是橫波，故D錯誤?！咀兪絺溥x】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場可以產生電場。當產生的電場的電場線如圖所示時，可能是()A.方向向上的磁場在增強B.方向向上的磁場在減弱C.方向向下的磁場在減弱D.方向向上的磁場先減弱，然后反向增強【解析】選A、C。在電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律中，當一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，回路中就有感應電流產生，回路中并沒有電源，電流的產生是由于磁場的變化造成的。麥克斯韋把以上的觀點推廣到不存在閉合電路的情況，即變化的磁場產生電場。判斷電場與磁場變化的關系仍可利用楞次定律，只不過是用電場線方向代替了電流方向。方向向上的磁場增強時，感應電流的磁場阻礙原磁場的增強而方向向下，根據(jù)安培定則可判斷感應電流方向如題圖中E的方向所示，選項A正確、B錯誤。同理，當磁場反向即向下的磁場減弱時，也會得到如題圖中的E，選項C正確、D錯誤。故選A、C?！緶剀疤崾尽葵溈怂鬼f電磁場理論的兩大支柱，就是變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場，所以考試中會把這兩個方面的考查作為重點?？疾閮热?/p>

麥克斯韋電磁場理論的應用【典例】應用麥克斯韋的電磁場理論，判斷如圖所示的表示電場產生磁場(或磁場產生電場)的關系圖像中(每個選項的上圖表示的是變化的場，下圖表示的是變化的場產生的另外的場)正確的是()【思路點撥】解答本題應把握以下兩點：關鍵點(1)明確電磁場理論的特點。(2)在圖像中橫軸和縱軸分別表示的意義?！疽?guī)范解答】選B、C、D。穩(wěn)定的磁場不產生電場，A錯。均勻變化的電場產生穩(wěn)定的磁場，B正確。振蕩變化的電(磁)場產生同頻率振蕩變化的磁(電)場。C、D正確。判斷產生電磁波的方法根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論判斷是否產生電磁波時，要特別注意以下三點：(1)磁場或電場必須是變化的，穩(wěn)定的磁場或電場是不會相互激發(fā)產生電磁波的。(2)變化的情況一定不是均勻變化，因為均勻變化產生的下一級場是穩(wěn)定的，就不再產生下一級的場了。(3)不均勻變化的磁場和電場是相互耦連不可分隔的?！景咐故尽筷P于電磁場理論，下列說法正確的是()A.在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場B.在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產生變化的電場C.均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D.周期性振蕩變化的電場周圍一定產生周期性振蕩變化的磁場【規(guī)范解答】選D。穩(wěn)