2019-2020年高中物理第三章电磁振荡电磁波第2节电磁场和电磁波教学案教科版选修3-4

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1、2019-2020年高中物理第三章电磁振荡电磁波第2节电磁场和电磁波教学案教科版选修3-4麦克斯韦电磁理论的两个基本假设[自读教材·抓基础]1．变化的磁场能够在周围空间产生电场(1)麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。(2)电场可由两种方式产生：①由电荷产生；②由变化的磁场产生。2．变化的电场能够在周围空间产生磁场麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。稳定的电场周围不产生磁场。[跟随名师·解疑难]1．对麦克斯韦电磁场理论的认识变化的磁场产生电场：

2、如图3－2－1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场的存在。图3－2－1(2)变化的电场产生磁场：如图3－2－2所示，根据麦克斯韦理论，在LC振荡电路中，当电容器充、放电的时候，不仅导线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。图3－2－22．对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振

3、荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图3－2－3所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(　　)图3－2－3解析：选BC　A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是

4、振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。所以只有B、C两图正确。电磁场和电磁波[自读教材·抓基础]1．电磁场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。2．电磁波(1)电磁波的产生：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。(2)电磁波的特点：①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108m/s。(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。3．赫兹实验(1)赫兹实验原理

5、图(如图3－2－4)：图3－2－4(2)实验现象：当感应线圈两个铜球间有火花跳过时，导线环两铜球间也有火花产生。(3)现象分析：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收线圈时，导致接收线圈产生感应电动势，使接收线圈两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间就会产生火花放电现象。(4)实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。(5)实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。4．麦克斯韦理论在物理发展史上的意义麦克斯韦电磁场理论把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们

6、对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景，为深入研究物质的电磁结构及客观性提供理论基础。[跟随名师·解疑难]1．对电磁场的理解(1)电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。(2)电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示：2．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf，λ＝同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电

7、磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。3．电磁波与机械波的比较电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象周期性电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化位移随时间和空间做周期性变化传播情况传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关产生机理由电磁振荡(周期性变化的电流)激发由(波源)质点的振动产生是否横波是可以是是否纵波否可以是干涉现象满足干涉条件时均能产生干涉现象衍射