人教版物理选修3-4《电磁波的发现》ppt课件
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资料简介
第十四章 电磁波 议一议    小明的姐姐在外地工作 , 后天奶奶就要过 70 岁生日了 , 如果你是小明 , 你如何用最快的方法通知姐姐赶回来呢 ? a. 在古代的时候 ……………….. b. 在上世纪 50 年代 ………………. c. 在 21 世纪的今天 ……………… 我们现在的生活已经离不开电磁波了 电磁波 看不见、摸不着,怎么知道它真实存在呢? 一、电磁波的发现 麦克斯韦是继法拉第之后,集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果,建立了第一个完整的电磁理论体系,不仅科学地预言了电磁波的存在,而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性,完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果,奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 韦伯穿过一个又一个欧姆。把回音带给我──“我是你忠实而又真诚的法拉,充电到一个伏特,表示对你的爱。 ----- 麦克斯韦 麦 克 斯 韦 一、伟大的预言 演示实验 装置如图所示,当穿过螺线管的磁场随时间变化时,上面的线圈中产生感应电动势,引起感应电流使灯泡发光。 —— 法拉第发现的 ( 1 )线圈中产生感应电流说明了什么? 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场,正是这种电场 ( 涡旋电场 ) 在线圈中驱使自由电子做定向的移动,引起了感应电流 。 ( 2 ) 如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还会有电流、电场吗? 有电场、无电流。 ( 3 ) 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗? 有 ! ( 4 ) 总结 : 麦克斯韦认为 线圈 只不过用来 显示电场的存在 , 线圈不存在时, 变化的磁场同样在周围空间产生电场, 即这是一种普遍存在的现象, 跟闭合电路是否存在无关 。 1 、变化的磁场产生电场 讨论与交流 磁现象和电现象有哪些相似之处? 自然界中只有两种电荷(正电荷、负电荷) 自然界中也只有两种磁极( N 极、 S 极) 电能生磁(奥斯特) 磁能生电(法拉第) 既然 变化的磁场能够在空间产生电场,那么,变化的电场 能不能够 在空间产生磁场? 麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐,相信电场与磁场具有对称之美。他大胆地提出的相似和联系。经过反复思考提出 假设 : 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。 麦克斯韦的理论依据 静止的电荷 静电场 电荷运动 电场变化  产生磁场 利用场的观点来分析问题 形成电流 2 、变化的电场产生磁场 二.电磁场、电磁波 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言,如果在空间某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 …… 。可见,变化的电场和变化的磁场是相互联系的, 形成一个不可分离的统一体,这就是电磁场 。 B B E E E E ①电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波 ② 电磁波传播的速度是光速。光是电磁波的一种。 ③ 电磁波在空间传播时,在任一位置上(或任一时刻) E 、 B 、 v 三矢量相互垂直。 电磁波是横波 。 电磁波图景的分析: 非均匀变化磁场 激发 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不在激发 若非均匀变化 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 2 、赫兹的实验: 赫兹以前,由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论,因为未经一系列的科学实验证明,始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理,是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波,使假说变成现实。 有关趣闻 插曲:比赫兹实验早七年,一位叫戴维的人也接收到了电磁波信号,他随即向英国皇家协会会长 G · 斯托克斯汇报,但斯托克斯认为这只是普通的电磁感应现象,戴维过于迷信权威,对于这一天赐良机未与重视,使发现被埋没了。 赫兹 与电磁波   赫兹是一个伟大的物理学家。他于 1894 年逝世时,年仅 37 岁,这无疑是物理学界的巨大损失。他从 21 岁考人柏林大学直到不幸去世,进行科学研究不足 15 年,然而却建立了永垂青史的功绩。   发现电磁波产生的巨大影响,连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年,有人问他,电磁波是否可以用作无线电通讯,赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子,却很快在异地开花结果了。      在发现电磁波不到 6 年,意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现厂无线电传播,并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术,也像雨后春笋般相继问世。无线电报( 1894 年)、无线电广播( 1906 年)、无线电导航( 1911 年)、无线电话( 1916 年)、短波通讯( 1921 年)、无线电传真( 1923 年)、电视( 1929 年)、微波通讯( 1933 年)、雷达( 1935 年),以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学 …… 它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。    赫兹关于电磁波的实验,为无线电技术的发展开拓了新的道路,构成了现代文明的骨架,后人为了纪念他,把频率的单位定为赫兹。 德国于 1994 年发行的纪念赫兹逝世 100 周年的邮票 捷克于 1994 年发行的纪念赫兹逝世 100 周年的邮票 墨西哥于 1967 年发行的纪念国际远程通讯计划会议的邮票 生活中电磁波的产生 核弹爆炸 X 射线照射下的鱼 X 射线照射下的手 小结: 麦克斯韦 的电磁场理论 1. 变化的磁场产生电场 2. 变化的电场产生磁场 分析 : ①恒定的电场周围无磁场,恒定的磁场周围无电场。 ③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场,周期性变化的磁场在周围产生同周期的电场。 ②均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。

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