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1、第四節(jié) 麥克斯韋電磁場理論 電磁感應(yīng)與電磁場 炎熱的夏季，街頭樹陰下乘涼的人們都悠閑地聽著自 己喜歡的電臺節(jié)目，成為現(xiàn)代人們休閑的一道風(fēng)景這些天 人傳話一樣的聲音是怎么來到人們跟前的？那么多人聽不同 的人說話，怎么都不互相干擾？ 解答： 我國的天人傳話始自 1926年 10月 1日，中國建 成了第一座無線廣播電臺并正式廣播 .1940年 12月 30日，延 安新華廣播電臺誕生，這是中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)建立的第一座 無線廣播電臺中華人民共和國成立后，廣播事業(yè)得到迅 速發(fā)展，很快普及了聲音廣播 .1958年和 1973年，又先后實 現(xiàn)了黑白電視和彩色電視廣播 要實現(xiàn)無線廣播，首先要將聲音信息或
2、圖像信息轉(zhuǎn)變 為電信號由聲音信息轉(zhuǎn)變成的電信號稱為音頻信號，其頻 率范圍為 16 20千赫由圖像信息轉(zhuǎn)變成的電信號稱視頻信 號，其頻率范圍從幾赫到幾兆赫其次，要用音頻信號或視 頻信號去調(diào)制作為載體的載波信號，才能將調(diào)制后的信號反 饋至發(fā)射天線，形成無線電波輻射出去載波的頻率必須數(shù) 倍于音頻或視頻，稱之為射頻在同一地區(qū)內(nèi)，各臺或各套 節(jié)目都有指定的載波頻率 (例如中央人民廣播電臺第 1套節(jié)目 中波段為 693千赫 )，接收者根據(jù)載波頻率的不同來選擇所需 要的節(jié)目 一、變化的磁場產(chǎn)生電場 1在法拉第電磁試驗中，變化的磁場在閉合電路周 圍產(chǎn)生一個 ________，這個 ________推動閉合
3、電路導(dǎo)體 中的 ________做定向移動，形成了電流 2麥克斯韋認為，在 ________周圍產(chǎn)生電場是一種 普遍現(xiàn)象，跟 ________是否存在無關(guān) ________只是用 來顯示電流存在的 一、 1.電場 電場 電荷 2.變化的磁場 閉合電 路 電路的閉合 二、變化的電場產(chǎn)生磁場 1麥克斯韋推斷，不僅電流能夠產(chǎn)生磁場，變化的 __________也能夠產(chǎn)生 __________這就是麥克斯韋電磁場理 論的基本觀點 2變化的 ____________，變化的 ____________，變化的 電場和變化的磁場相互聯(lián)系，形成一個不可分割的統(tǒng)一體 ____________. 3變
4、化的電場和 ____________由近及遠地向周圍空間傳 播出去，就形成了電磁波電磁波的傳播速度與 ____________ 相同 二、 1.電場 磁場 2.電場產(chǎn)生磁場 磁場產(chǎn)生電場 電磁場 3.磁場 光速 4 1888年，德國物理學(xué)家 ______________用 “ 赫茲振 子 ” 試驗，直接驗證了電磁波的存在電磁波與光一樣，具 有 ____________________等波動現(xiàn)象 三、電磁場是一種物質(zhì) 1電磁場可以使 ____________移動，也就是可以對外 做功，所以，電磁場具有 ____________________________ _____________
5、_________ ____是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一 2光壓是 ______________________，由俄國物理學(xué)家 ________觀測到 4.赫茲 反射、折射、衍射和干涉 三、 1.電荷 能量 電磁場 2.光對被照射物的壓力 列別捷夫 1 對麥克斯韋電磁場理論的理解 (1)變化的磁場在空間產(chǎn)生的電場，與自由電荷激發(fā)的 靜電場不同，它的電場線是閉合的，它的存在與空間有無導(dǎo) 體、有無閉合電路無關(guān) (2)均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 “ 均勻變化 ” 指 的是在相等的時間內(nèi)磁感應(yīng)強度的變化量相同，即磁感應(yīng)強 度對時間的變化率恒定 (3)產(chǎn)生電磁波的電磁場，必須是振蕩的電磁
6、場， “ 振 蕩的 ” 是指周期性變化并且變化是不均勻的 2電磁波的特點有哪些？ (1)電磁波是橫波，在傳播方向上任一點 E和 B隨時間按 正弦規(guī)律變化， E和 B彼此垂直且與電磁波的傳播方向垂 直 (2)電磁波的傳播速度 v f，在真空中的傳播速度等于 光速 (3)電磁場貯存電磁能電磁波的發(fā)射過程就是輻射能 量的過程 (4)麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲證實了電磁波的存在， 測出了波長和頻率，證實了真空中傳播速度等于光速，驗 證了電磁波能產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象 電磁場理論 靜電場不產(chǎn)生磁場，靜磁場也不產(chǎn)生電場，變化的電場和 變化的磁場互相聯(lián)系形成不可分割的統(tǒng)一體 電磁場
7、周期 性變化的電場 (或磁場 )產(chǎn)生周期性變化的磁場 (或電場 ) （多選題）下列關(guān)于電磁場理論的說法，正確 的有 ( ) A變化的電場會產(chǎn)生磁場 B變化的磁場會產(chǎn)生電場 C周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場 D周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場 解析： 本題是有關(guān)電磁場理論的概念題，要解決本題， 關(guān)鍵在于理解電磁場理論的內(nèi)容尤其是 “ 變化 ” 兩字 電磁場理論的內(nèi)容：變化的電場 (磁場 )產(chǎn)生磁場 (電場 )， 所以以上四個選項均對 答案： ABCD 電磁場與電磁波 麥克斯韋認為如果在空間某處產(chǎn)生了變化的電場，就會在 空間產(chǎn)生變化的磁場；而這變化的電場和磁
8、場又在較遠的地方 引起新的變化的電場和磁場這個過程反復(fù)進行，使變化的電 場和磁場由近及遠地向周圍空間傳播出去，形成電磁波 （多選題）下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是 ( ) A只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B電磁波的傳播需要介質(zhì) C停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在 D電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳 遞的 解析： 要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場 (或磁場 )產(chǎn) 生的磁場 (或電場 )必須是非均勻變化的，所以 A選項錯誤；電 磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播可以不需要介質(zhì)而在真空中傳 播， B選項錯誤；電磁波可以脫離 “ 波源 ” 而獨立存在，
9、 C選 項正確；電磁波可以使電荷移動，說明電磁波具有能量，電 磁波傳播的過程，也就是能量的傳播過程，所以 D正確 答案： CD 點評： 通過本題認識電磁波的物質(zhì)性電磁波是一種由 電磁場構(gòu)成的特殊物質(zhì)，在理解麥氏電磁場理論時，要注意 靜止的電場或靜止的磁場是不能產(chǎn)生電磁波的 讀者看到上面這一組方程一定想知道它是干什么用 的，這些奇形怪狀的符號足夠讓整個物理學(xué)界大吃一 驚了，因為它概括了整個電磁學(xué)的一切現(xiàn)象！難怪當 初玻爾茲曼在提到這些方程時引用了歌德的話：“寫 出這些符號的是上帝嗎？” 其實這正是麥克斯韋 (生于 1831年 11月 13日 )在 1864 年建立的一組描述電磁場理論的
10、一組方程式 (最初，麥 克斯韋寫成八個方程式，人們把那八個方程式加以概 括，合并后剩下這四個 )，它揭示了一切電磁現(xiàn)象，是 電磁學(xué)研究的基礎(chǔ)，每一位從事電磁研究的人都必須 熟記這一組方程式我們改寫一下，還可以看到它所 具有的完美對稱性： 變化的電場 變化的磁場 (5) 變化的磁場 變化的電場 (6) 電場 激發(fā)電場的電荷 (7) 磁場 激發(fā)磁場的磁荷 (8) 這里我們已看到了電生磁、磁生電的過程：方程 (5)告訴 人們，變化的電場可以產(chǎn)生變化的磁場；方程 (6)又告訴人們， 變化的磁場又能在周圍空間激發(fā)變化的電場它反映了電場 與磁場之間的相互轉(zhuǎn)換過程，所以電流能產(chǎn)生磁效應(yīng)，而變 化的電
11、場又能感應(yīng)出電流 (電磁感應(yīng) )來，這正是麥克斯韋理 論的必然結(jié)果方程 (7)和方程 (8)，分別是電荷激發(fā)電場與 磁荷激發(fā)磁場的機制不過到目前為止，人們還沒有在自然 界中發(fā)現(xiàn)單磁荷的存在，所以方程 (8)右邊只能取零，這可以 說是整個優(yōu)美對稱性中的破缺 科學(xué)家們正在自然界中尋找單磁荷 磁單極子，據(jù) 說已取得了一定的進展另外，根據(jù)這組方程，麥克 斯韋還得出，變化的電磁場在空間中要形成電磁波， 光就是一種電磁波，電磁波在真空中是以光速傳播 的 .1888年，物理學(xué)家赫茲終于用實驗證明電磁波的存 在，從而證明麥克斯韋電磁場理論的正確性 1. A. B. C. D. 電磁波是一種波，
12、聲波也是一種波，理論上它們是同 解析： 電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠處的傳播形成電磁波 . 2.關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（ A. B. C. D. 一 . B D 8關(guān)于電磁場的理論，下列哪些說法是正確的 ( ) A變化的電場周圍產(chǎn)生的電場一定是變化的 B均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的 C變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是穩(wěn)定的 D振蕩電場周圍產(chǎn)生的磁場也是振蕩的 D 二 . 4 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論 ， 以下說法正確的是 ( ) A 磁場周圍一定產(chǎn)生電場 ， 電場周圍一定產(chǎn)生磁場 B 均勻變化的電場產(chǎn)生均勻變化的磁場 ， 均勻變化的 磁場產(chǎn)生均勻變化的電場 C 周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場 ， 周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場 D 磁場和電場 共同存在的空間一定是電磁場 答案： C 9 祝 您
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