遼寧省大連市高中物理 第十四章 電磁波 14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn)課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、無線電在生活中應(yīng)用廣泛,無線電通信是怎樣傳輸信號(hào)的呢？今天我們就來學(xué)習(xí)這方面的簡(jiǎn)單知識(shí)。,電磁波的發(fā)現(xiàn),第十四章 電磁波,1、理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。了解變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系形成同一的電磁場(chǎng)。2、了解電磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波。3、了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論以及赫茲實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)。,知識(shí)與能力,通過了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論以及赫茲實(shí)驗(yàn)，體會(huì)兩位科學(xué)家研究物理問題的思想方法。,過程與方法,情感、態(tài)度與價(jià)值觀,1、體驗(yàn)生活物理，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的熱情。 2、學(xué)會(huì)“數(shù)字化”學(xué)習(xí)。,麥克斯韋電磁理論 電磁波的形成和電磁波的特點(diǎn),教學(xué)重點(diǎn),麥克斯

2、韋電磁理論的理解,教學(xué)難點(diǎn),一、麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn) 二、偉大的預(yù)言 三、電磁波 四、赫茲的電火花,1、電磁波發(fā)現(xiàn)的背景,（1）、麥克斯韋少年時(shí)在數(shù)學(xué)上極有天賦。,（2）、麥克斯韋受到法拉第巨大的激勵(lì)。,（3）、前人工作的成果是麥克斯韋取得成功的基石。,一、麥克斯韋的生平與貢獻(xiàn),2、麥克斯韋的生平,麥克斯韋是19世紀(jì)最偉大的理論物理學(xué)家，經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的奠基人。1831年8月31日，麥克斯韋出生于愛丁堡，童年時(shí)對(duì)自然科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。15歲時(shí)，在英國(guó)愛丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)上發(fā)表數(shù)學(xué)論文。1847年秋天,麥克斯韋考進(jìn)了愛丁堡大學(xué)。三年后，他轉(zhuǎn)入的劍橋大學(xué)。1852年，麥克斯韋又成了劍橋大學(xué)研究生

3、，同時(shí)還參加了劍橋大學(xué)著名的斯托克斯講座，在這兩位數(shù)學(xué)大師的指點(diǎn)下，麥克斯韋不出三年就掌握了當(dāng)時(shí)所有先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，成為一名年輕有為的數(shù)學(xué)家。,麥克斯韋畢業(yè)后留校工作。開始了電磁學(xué)的研究。當(dāng)時(shí)，電磁學(xué)在實(shí)驗(yàn)研究方面的四大定律（庫(kù)侖定律、高斯定律、安培定律和法拉第電磁感應(yīng)定律）已先后建立。特別是法拉第長(zhǎng)期堅(jiān)持對(duì)抗磁體的研究，并于1851年發(fā)表了認(rèn)磁力線一文，這篇文章中蘊(yùn)藏著朦朧的電磁理論的思想。這些先決條件為麥克斯韋的創(chuàng)造性研究準(zhǔn)備了肥田沃土。,電磁通論,3、麥克斯韋的貢獻(xiàn),麥克斯韋于1856年、1862年、1864年發(fā)表了三篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，牢固地奠定了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)。電磁通論在187

4、3年問世，這部經(jīng)典著作，以著名的方程組把電荷、電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)間的普遍聯(lián)系完全統(tǒng)一了起來，電磁波傳播的研究和光的電磁理論是這部著作的精髓。在物理學(xué)史上，這一鴻篇巨著可以與牛頓的自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理相媲美。,麥克斯韋電磁理論在他的生前并未得到充分的重視，因?yàn)樗乃枷胩粚こＡ?，德?guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)的方法證實(shí)了他電磁理論預(yù)言的所有方面，麥克斯韋的理論才得到了普遍的承認(rèn)。,1、麥克斯圍電磁場(chǎng)理論,（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),二、偉大的預(yù)言, 均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng),, 振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生振蕩電場(chǎng),,t,正弦曲線,振蕩磁場(chǎng),振蕩電場(chǎng),E與B 頻率相同,（2）變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng), 均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的

5、磁場(chǎng),, 振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng),,t,t,正弦曲線,振蕩電場(chǎng),振蕩磁場(chǎng),B與E 頻率相同,思考與討論,如果一個(gè)變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，那么下面還要發(fā)生什么現(xiàn)象呢？,變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)。,三、電磁波,（1）理論分析： 空間某處產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果這個(gè)磁場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的，那么這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)新的電場(chǎng)。這樣下去，電磁場(chǎng)就會(huì)在空間區(qū)域不斷向外傳播形成了電磁波。,1、電磁波的產(chǎn)生,,,,非均勻變 化的磁場(chǎng),,變化電場(chǎng),,,若是均勻變化,穩(wěn)定磁場(chǎng),不再激發(fā),,若非均勻變化,變化磁場(chǎng),,若是均勻變化,,穩(wěn)

6、定電場(chǎng),,若非均勻變化,（2）、電磁波形成示意圖：,激發(fā),激發(fā),激發(fā),激發(fā),2、電磁波的特點(diǎn)：,（1）電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。,（2）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真 空中的傳播速度，C=3108m/s。 （3）不需要傳播介質(zhì)，在真空中可以傳播,3.電磁波與機(jī)械波比較 傳播條件 機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，而電磁波不需要介質(zhì)也能傳播。 傳播規(guī)律 都遵循“V=f=/T”這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。 傳播本質(zhì) 機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。,赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在,令人振奮的電火花,四、赫茲的電火花,

7、,,微弱的電火花閃爍著麥克斯韋理論的光輝，赫茲向全世界宣告：電磁波發(fā)現(xiàn)了。,1、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。 2、變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系形成同一的電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波。3、赫茲實(shí)驗(yàn)的過程及對(duì)無線電技術(shù)的貢獻(xiàn)。,D,1.根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是（ ） A、在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng) B、在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C、均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng) D、振蕩的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生同頻率變化的磁場(chǎng),2.按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是（ ）

8、A、磁場(chǎng)在周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng) B、電場(chǎng)在周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng) C、變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生電場(chǎng) D、變化的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)（電場(chǎng)）產(chǎn)生電場(chǎng)（磁場(chǎng)）,CD,3.按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是（ ） A、恒定的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) B、變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng) C、均勻變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng) D、均勻變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng),均勻變化的磁場(chǎng)（電場(chǎng)）產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）,D,4.按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中不正確的是（ ） A、振蕩的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) B、振蕩的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng) C、振蕩的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生不同頻率的振蕩磁場(chǎng) D、振蕩的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng),振蕩磁場(chǎng)（電場(chǎng)）產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)（磁場(chǎng)）,D,