麦克斯韦电磁场理论.ppt

第四节 麦克斯韦电磁场理论 电磁感应与电磁场 炎热的夏季，街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自 己喜欢的电台节目，成为现代人们休闲的一道风景这些天 人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的？那么多人听不同 的人说话，怎么都不互相干扰？ 解答： 我国的天人传话始自 1926年 10月 1日，中国建 成了第一座无线广播电台并正式广播 .1940年 12月 30日，延 安新华广播电台诞生，这是中国共产党领导建立的第一座 无线广播电台中华人民共和国成立后，广播事业得到迅 速发展，很快普及了声音广播 .1958年和 1973年，又先后实 现了黑白电视和彩色电视广播 要实现无线广播，首先要将声音信息或图像信息转变 为电信号由声音信息转变成的电信号称为音频信号，其频 率范围为 16 20千赫由图像信息转变成的电信号称视频信 号，其频率范围从几赫到几兆赫其次，要用音频信号或视 频信号去调制作为载体的载波信号，才能将调制后的信号反 馈至发射天线，形成无线电波辐射出去载波的频率必须数 倍于音频或视频，称之为射频在同一地区内，各台或各套 节目都有指定的载波频率 (例如中央人民广播电台第 1套节目 中波段为 693千赫 )，接收者根据载波频率的不同来选择所需 要的节目 一、变化的磁场产生电场 1在法拉第电磁试验中，变化的磁场在闭合电路周 围产生一个 _，这个 _推动闭合电路导体 中的 _做定向移动，形成了电流 2麦克斯韦认为，在 _周围产生电场是一种 普遍现象，跟 _是否存在无关 _只是用 来显示电流存在的 一、 1.电场 电场 电荷 2.变化的磁场 闭合电 路 电路的闭合 二、变化的电场产生磁场 1麦克斯韦推断，不仅电流能够产生磁场，变化的 _也能够产生 _这就是麦克斯韦电磁场理 论的基本观点 2变化的 _，变化的 _，变化的 电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体 _. 3变化的电场和 _由近及远地向周围空间传 播出去，就形成了电磁波电磁波的传播速度与 _ 相同 二、 1.电场 磁场 2.电场产生磁场 磁场产生电场 电磁场 3.磁场 光速 4 1888年，德国物理学家 _用 “ 赫兹振 子 ” 试验，直接验证了电磁波的存在电磁波与光一样，具 有 _等波动现象 三、电磁场是一种物质 1电磁场可以使 _移动，也就是可以对外 做功，所以，电磁场具有 _ _ _是物质存在的基本形态之一 2光压是 _，由俄国物理学家 _观测到 4.赫兹 反射、折射、衍射和干涉 三、 1.电荷 能量 电磁场 2.光对被照射物的压力 列别捷夫 1 对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场在空间产生的电场，与自由电荷激发的 静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导 体、有无闭合电路无关 (2)均匀变化的磁场产生稳定的电场 “ 均匀变化 ” 指 的是在相等的时间内磁感应强度的变化量相同，即磁感应强 度对时间的变化率恒定 (3)产生电磁波的电磁场，必须是振荡的电磁场， “ 振 荡的 ” 是指周期性变化并且变化是不均匀的 2电磁波的特点有哪些？ (1)电磁波是横波，在传播方向上任一点 E和 B随时间按 正弦规律变化， E和 B彼此垂直且与电磁波的传播方向垂 直 (2)电磁波的传播速度 v f，在真空中的传播速度等于 光速 (3)电磁场贮存电磁能电磁波的发射过程就是辐射能 量的过程 (4)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在， 测出了波长和频率，证实了真空中传播速度等于光速，验 证了电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉等现象 电磁场理论 静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，变化的电场和 变化的磁场互相联系形成不可分割的统一体 电磁场周期 性变化的电场 (或磁场 )产生周期性变化的磁场 (或电场 ) （多选题）下列关于电磁场理论的说法，正确 的有 ( ) A变化的电场会产生磁场 B变化的磁场会产生电场 C周期性变化的电场产生周期性变化的磁场 D周期性变化的磁场产生周期性变化的电场 解析： 本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题， 关键在于理解电磁场理论的内容尤其是 “ 变化 ” 两字 电磁场理论的内容：变化的电场 (磁场 )产生磁场 (电场 )， 所以以上四个选项均对 答案： ABCD 电磁场与电磁波 麦克斯韦认为如果在空间某处产生了变化的电场，就会在 空间产生变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的地方 引起新的变化的电场和磁场这个过程反复进行，使变化的电 场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波 （多选题）下列关于电磁波的说法中正确的是 ( ) A只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波 B电磁波的传播需要介质 C停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在 D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传 递的 解析： 要想产生持续的电磁波，变化的电场 (或磁场 )产 生的磁场 (或电场 )必须是非均匀变化的，所以 A选项错误；电 磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传 播， B选项错误；电磁波可以脱离 “ 波源 ” 而独立存在， C选 项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电 磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以 D正确 答案： CD 点评： 通过本题认识电磁波的物质性电磁波是一种由 电磁场构成的特殊物质，在理解麦氏电磁场理论时，要注意 静止的电场或静止的磁场是不能产生电磁波的 读者看到上面这一组方程一定想知道它是干什么用 的，这些奇形怪状的符号足够让整个物理学界大吃一 惊了，因为它概括了整个电磁学的一切现象！难怪当 初玻尔兹曼在提到这些方程时引用了歌德的话：“写 出这些符号的是上帝吗？” 其实这正是麦克斯韦 (生于 1831年 11月 13日 )在 1864 年建立的一组描述电磁场理论的一组方程式 (最初，麦 克斯韦写成八个方程式，人们把那八个方程式加以概 括，合并后剩下这四个 )，它揭示了一切电磁现象，是 电磁学研究的基础，每一位从事电磁研究的人都必须 熟记这一组方程式我们改写一下，还可以看到它所 具有的完美对称性： 变化的电场 变化的磁场 (5) 变化的磁场 变化的电场 (6) 电场 激发电场的电荷 (7) 磁场 激发磁场的磁荷 (8) 这里我们已看到了电生磁、磁生电的过程：方程 (5)告诉 人们，变化的电场可以产生变化的磁场；方程 (6)又告诉人们， 变化的磁场又能在周围空间激发变化的电场它反映了电场 与磁场之间的相互转换过程，所以电流能产生磁效应，而变 化的电场又能感应出电流 (电磁感应 )来，这正是麦克斯韦理 论的必然结果方程 (7)和方程 (8)，分别是电荷激发电场与 磁荷激发磁场的机制不过到目前为止，人们还没有在自然 界中发现单磁荷的存在，所以方程 (8)右边只能取零，这可以 说是整个优美对称性中的破缺 科学家们正在自然界中寻找单磁荷 磁单极子，据 说已取得了一定的进展另外，根据这组方程，麦克 斯韦还得出，变化的电磁场在空间中要形成电磁波， 光就是一种电磁波，电磁波在真空中是以光速传播 的 .1888年，物理学家赫兹终于用实验证明电磁波的存 在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性 1. A. B. C. D. 电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同 解析： 电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波 . 2.关于电磁波，下列说法正确的是（ A. B. C. D. 一 . B D 8关于电磁场的理论，下列哪些说法是正确的 ( ) A变化的电场周围产生的电场一定是变化的 B均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 C变化的电场周围产生的磁场一定是稳定的 D振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 D 二 . 4 根据麦克斯韦电磁场理论 ， 以下说法正确的是 ( ) A 磁场周围一定产生电场 ， 电场周围一定产生磁场 B 均匀变化的电场产生均匀变化的磁场 ， 均匀变化的 磁场产生均匀变化的电场 C 周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场 ， 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 D 磁场和电场 共同存在的空间一定是电磁场 答案： C 9 祝 您