人教版物理选修3-4《电磁波的发现》ppt课件（23页）.ppt

第十四章 电磁波 议一议 　　 小明的姐姐在外地工作 , 后天奶奶就要过 70 岁生日了 , 如果你是小明 , 你如何用最快的方法通知姐姐赶回来呢 ? a. 在古代的时候 ……………….. b. 在上世纪 50 年代 ………………. c. 在 21 世纪的今天 ……………… 我们现在的生活已经离不开电磁波了 电磁波 看不见、摸不着，怎么知道它真实存在呢？ 一、电磁波的发现 麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉，充电到一个伏特，表示对你的爱。 ----- 麦克斯韦 麦 克 斯 韦 一、伟大的预言 演示实验 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。 —— 法拉第发现的 （ 1 ）线圈中产生感应电流说明了什么？ 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场 ( 涡旋电场 ) 在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流 。 （ 2 ） 如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。 （ 3 ） 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有 ！ （ 4 ） 总结 ： 麦克斯韦认为 线圈 只不过用来 显示电场的存在 ， 线圈不存在时， 变化的磁场同样在周围空间产生电场， 即这是一种普遍存在的现象， 跟闭合电路是否存在无关 。 1 、变化的磁场产生电场 讨论与交流 磁现象和电现象有哪些相似之处？ 自然界中只有两种电荷（正电荷、负电荷） 自然界中也只有两种磁极（ N 极、 S 极） 电能生磁（奥斯特） 磁能生电（法拉第） 既然 变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场 能不能够 在空间产生磁场？ 麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场具有对称之美。他大胆地提出的相似和联系。经过反复思考提出 假设 ： 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场， 即变化的电场在空间产生磁场。 麦克斯韦的理论依据 静止的电荷 静电场 电荷运动 电场变化 　产生磁场 利用场的观点来分析问题 形成电流 2 、变化的电场产生磁场 二．电磁场、电磁波 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场 …… 。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的， 形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场 。 B B E E E E ①电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 ② 电磁波传播的速度是光速。光是电磁波的一种。 ③ 电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻） E 、 B 、 v 三矢量相互垂直。 电磁波是横波 。 电磁波图景的分析： 非均匀变化磁场 激发 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不在激发 若非均匀变化 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化 电场和磁场的变化关系 2 、赫兹的实验： 赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。 有关趣闻 插曲：比赫兹实验早七年，一位叫戴维的人也接收到了电磁波信号，他随即向英国皇家协会会长 G · 斯托克斯汇报，但斯托克斯认为这只是普通的电磁感应现象，戴维过于迷信权威，对于这一天赐良机未与重视，使发现被埋没了。 赫兹 与电磁波 　　赫兹是一个伟大的物理学家。他于 1894 年逝世时，年仅 37 岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从 21 岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足 15 年，然而却建立了永垂青史的功绩。 　　发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。 　　 　　在发现电磁波不到 6 年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现厂无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报（ 1894 年）、无线电广播（ 1906 年）、无线电导航（ 1911 年）、无线电话（ 1916 年）、短波通讯（ 1921 年）、无线电传真（ 1923 年）、电视（ 1929 年）、微波通讯（ 1933 年）、雷达（ 1935 年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学 …… 它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。 　　 赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。 德国于 1994 年发行的纪念赫兹逝世 100 周年的邮票 捷克于 1994 年发行的纪念赫兹逝世 100 周年的邮票 墨西哥于 1967 年发行的纪念国际远程通讯计划会议的邮票 生活中电磁波的产生 核弹爆炸 X 射线照射下的鱼 X 射线照射下的手 小结： 麦克斯韦 的电磁场理论 1. 变化的磁场产生电场 2. 变化的电场产生磁场 分析 : ①恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。 ③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。 ②均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。