第十四章 电磁波,第一节 电磁波的发现 湖南师大附中高二物理备课组,1、电磁场理论的核心之一,变化的磁场产生电场,实验为证,如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡发光,讨论:,如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电场、电流吗? 线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗? 若改成恒定的直流电,还有电场吗?,有电场,无电流,无,有,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,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在,说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 (涡旋电场),2、电磁场理论的核心之二:,变化的电场产生磁场,洞察力：麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场和磁场的对称美,事实和推理：如图所示,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周期性变化着的电场周围也要产生磁场. 大胆的假说：变化的电场产生磁场,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 振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,非均匀变化磁场,激发,变化电场,均匀变化,激发,稳定磁场,不再激发,非均匀变化,激发,变化磁场,均匀变化,激发,稳定电场,非均匀变化,电场和磁场的变化关系,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,3伟大的预言电磁波 麦克斯韦推断：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会在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播一个伟大的预言诞生了空间可能存在电磁波,二、电磁波的特点： 1电磁波是横波电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直如图所示,二、电磁波的特点： 2电磁波中的E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化 3电磁波的速度等于光速c！ 4光的本质是电磁波 5电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象,三、电磁波的实验证明,1、赫兹的电火花实验原理图,2实验原理：当开关K突然断开时，感应线圈两端产生高压，金属杆A、B两端的金属球间的空气被击穿而产生电火花，每跳出一次火花，就产生一次高频振荡电流，火花放电是间歇性的，因此发射电路就间歇性的发射出电磁波，接收金属线圈两端的金属球也跳出电火花，说明接收线圈接收到了电磁波。 3实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。,4、其它结论 赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象. 他还测量出电磁波和光有相同的速度. 这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.,练习1,某空间中出现了如图虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是( ) A.在中心O有一静止 的点电荷 B.沿AB方向有一 段通有恒定电流的直 导线 C.沿BA方向的磁场 在减弱 D.沿AB方向的磁场在减弱,用麦克斯韦的电磁场理论判断 2,下图中表示电场(或磁场)产生磁场(或电场)的正确图象是( ),3.一个带正电的离子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图,当磁场的磁感应强度均匀增大时，此离子的( ) A.动能不变 B.动能增大 C.动能减小 D.动能为零,4.如图所示，半径为r且 水平放置的光滑绝缘的环形 管道内，有一个电荷量为e， 质量为m的电子。此装置放 在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为B=B0+kt(k0)。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设t=0时刻电子,的初速度大小为v0，方向顺 时针，从此开始运动一周后 的磁感应强度为B1，则此时 电子的速度大小为( ),