内容发布更新时间 : 2024/11/17 3:53:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第1讲 电磁波的发现

[目标定位] 1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场.了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法.

一、伟大的预言 1.变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. (2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场. 2.变化的电场产生磁场

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. 3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一. 想一想 麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？

答案 麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场. 二、电磁波

1.电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 2.特点

(1)电磁波可以在真空中传播. (2)电磁波的传播速度等于光速. (3)光在本质上是一种电磁波.

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(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动.

想一想 空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？

图4－1－1

答案 如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波. 三、赫兹的电火花

1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c. 2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.

3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹. 想一想 是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？

答案 不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在.

一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.变化的磁场产生电场

如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在.

图4－1－2

注意 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的. 2.变化的电场产生磁场

根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).

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图4－1－3

3.小结

(1)变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场. (2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场. (3)振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场. 例1 关于电磁场理论的叙述正确的是( )

A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 答案 AB

解析 变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流.若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错. 针对训练1 如图4－1－4所示是某一固定面的磁通量的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )

图4－1－4

A.逐渐增强 C.不变 答案 C

解析 由图象可知，磁场在均匀变化，故在磁场周围产生的电场是稳定不变的. 二、对电磁波的理解 1.电磁波的形成

变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波.

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B.逐渐减弱 D.无法确定