《电磁场和电磁波》课件1.ppt

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1、2　电磁场和电磁波一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设变化的磁场能够在周围空间产生电场．变化的电场能够在周围空间产生磁场．二、电磁场如果在空间某区域有变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．三、电磁波产生：由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．赫兹的实验(1)赫兹实验装置(如图3-2-1所示)图3-2-1(2)实验现象：当感应圈两个金属球间

2、有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花．(3)现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的．这种电磁场以的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出，使得导线环的空隙中也产生了火花．(4)实验结论：赫兹证实了的存在．电磁场电磁波感应电动势电磁波垂直垂直一、麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁现象的研究，建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在．(1)变化的磁场产生电场图3-2-2实验基础：实验装置如图3-2-2所示，麦克斯韦认为在变化的磁

3、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场的存在．注意：在变化的磁场中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，在电容器充放电的时候，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3-2-3所示)．图3-2-3麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的电场不产生磁场．(2)恒定的磁场不产生电场．(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．(5)振荡电

4、场产生同频率的振荡磁场．(6)振荡磁场产生同频率的振荡电场．说明：①周期性变化的电场又叫振荡电场；②周期性变化的磁场又叫振荡磁场．电磁场如果在空间某区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……变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．二、电磁波和机械波的异同不同点机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与

5、介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发横波可以是是纵波可以是无【典例1】如图3-2-4所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电荷量不变，那么(　　)．对麦克斯韦电磁理论的理解图3-2-4A．小球对玻璃杯的压力不断增大B．小球受到的磁场力不断增大C．小球先沿逆时针方

6、向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D．磁场力对小球一直不做功解析因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环对小球的弹力N和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力N和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力

7、对小球不做功．答案CD借题发挥这是一道力、电综合题，其中许多物理量是相互关联又相互制约的，如变化的磁场产生电场，F电改变带电小球的运动状态，运动状态的改变又带来F洛的变化，继而又带来弹力N的变化，等等．【变式1】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场．当产生的电场的电场线如图3-2-5所示时，可能是(　　)．A．向上方向的磁场在增强B．向上方向的磁场在减弱C．向下方向的磁场在减弱D．向上方向的磁场先减弱，然后反向增强图3-2-5解析在电磁感应现象的规律中，当一个闭合回路中由于通过它的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没

8、有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．判断电场与磁场变化的关系仍可利用楞次定律，只不过是用