电磁场和电磁波ppt课件

1、第三章第三章 电磁振荡电磁振荡 电磁波电磁波英国物理学家英国物理学家 麦克斯韦是继法拉第之后，麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他集电磁学大成的伟大科学家。他根据库仑、高斯、欧姆、安培、根据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了一系列发现和实验成果，建立了第一个完好的电磁实际体系，不第一个完好的电磁实际体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，仅科学地预言了电磁波的存在，而且提示了光、电、磁景象的本而且提示了光、电、磁景象的本质的一致性，完成了物理学的又质的一致性，完成了物理学的又一次大综合。这一实际自然科学一次大

2、综合。这一实际自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的根底。电子工业和无线电工业的根底。 讨论交流讨论交流 在通有振荡电流的线圈在通有振荡电流的线圈L L中，放一个小闭合导线回路中，放一个小闭合导线回路l l，如下图。如下图。l l回路中会出现电流回路中会出现电流吗？假设出现电流，那么是吗？假设出现电流，那么是什么力推进电荷做定向运动什么力推进电荷做定向运动构成电流的？构成电流的？ 1线圈中产生感应电动势阐明了什么？线圈中产生感应电动势阐明了什么？ 麦克斯韦以为变化的磁场在线圈中产生电场，麦克斯韦以为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场在线

3、圈中驱使自在电子做定向正是这种电场在线圈中驱使自在电子做定向的挪动，引起了感应电流。的挪动，引起了感应电流。 2假设用不导电的塑料线绕制线圈，线圈假设用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？中还会有电流、电场吗？ 有电场、无电流。有电场、无电流。 3想象线圈不存在时线圈所在处的空间还想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？有电场吗？ 有有 ！ 麦克斯韦以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景象，跟闭合电路能否存在无关。伟大的预言伟大的预言一、麦克斯韦电磁实际的两个根本假设一、麦克斯韦电磁实际的两个根本假设 1、变化

4、的磁场可以在周围空间产生电场、变化的磁场可以在周围空间产生电场 麦克斯韦电磁场实际麦克斯韦电磁场实际1 1变化的磁场产生电变化的磁场产生电场场均匀变化的磁场产生稳定的电场均匀变化的磁场产生稳定的电场BtOEtO麦克斯韦电磁场实际麦克斯韦电磁场实际1 1变化的磁场产生电变化的磁场产生电场场振荡磁场产生振荡电场振荡磁场产生振荡电场BO正弦曲线正弦曲线振荡磁场振荡磁场EO振荡电场振荡电场E E与与B B频率一样频率一样tt 2变化的电场可以在周围空间产生磁场 既然变化的磁场可以在周围空间产生电场，既然变化的磁场可以在周围空间产生电场，那么变化的电场能不可以在周围空间产生磁场？那么变化的电场能不可以在

5、周围空间产生磁场？麦克斯韦以为，在麦克斯韦以为，在LCLC振荡电路中当电容器充、振荡电路中当电容器充、放电的时，不但导线中的电流要产生磁场，而且放电的时，不但导线中的电流要产生磁场，而且在电容器间，由于两极板电荷的变化使电场发生在电容器间，由于两极板电荷的变化使电场发生变化，变化的电场也要产生磁场变化，变化的电场也要产生磁场. .BiE增大B、麦克斯围电磁场实际、麦克斯围电磁场实际2 2变化的电场产生磁变化的电场产生磁场场均匀变化的电场产生稳定的磁场均匀变化的电场产生稳定的磁场EtOBtO、麦克斯围电磁场实际、麦克斯围电磁场实际2 2变化的电场产生磁变化的电场产生磁场场振荡电场产生振荡磁场振荡

6、电场产生振荡磁场EO正弦曲线正弦曲线振荡电场振荡电场BO振荡磁场振荡磁场B B与与E E频率一样频率一样麦克斯韦电磁场实际的了解:1恒定的电场不产生磁场2恒定的磁场不产生电场3均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场4均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场5振荡电场(即周期性变化的)产生同频率的振荡磁场6振荡磁场(即周期性变化的)产生同频率的振荡电场二、电磁场二、电磁场 麦克斯韦根据上述两个根本假设，进一麦克斯韦根据上述两个根本假设，进一步指出：假设在空间某域有不均匀变化的电步指出：假设在空间某域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间引场，那么这个变化的电场就在它周围空间引起变化的

7、磁场；这个变化的磁场又在它周围起变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场空间引起变化的电场于是，变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，构成不可分割的一和变化的磁场交替产生，构成不可分割的一致体，称为电磁场。致体，称为电磁场。三、电磁波三、电磁波 1 由变化的电场和磁场交替产生而构成的电由变化的电场和磁场交替产生而构成的电磁场是由近及远传播。这种变化的电磁场在磁场是由近及远传播。这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。空间的传播称为电磁波。 2 2 电磁波与机械波不同，不需求介质，可以电磁波与机械波不同，不需求介质，可以在真空中传播。电磁波的速度等于光速！光在真空中传播。

8、电磁波的速度等于光速！光是以动摇方式传播的一种电磁振动是以动摇方式传播的一种电磁振动2 2电磁波可以在真空中传播。光是一种电磁波。电磁波可以在真空中传播。光是一种电磁波。传播速度为：传播速度为：c=310 8m/s3 3电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效应和偏振景象。多普勒效应和偏振景象。4 4电磁波有能量。电磁波有能量。3、电磁波的特点：、电磁波的特点：1电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波在与电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。四、赫兹的电火花实验四、赫兹

9、的电火花实验德国科学家。赫兹对人德国科学家。赫兹对人类的最大奉献是用实验类的最大奉献是用实验证明了电磁波的存在。证明了电磁波的存在。1 1麦克斯韦预言电磁波的存在：麦克斯韦预言电磁波的存在：2 2赫兹用实验证明电磁波的存在：赫兹用实验证明电磁波的存在：令人振奋的电火花令人振奋的电火花1 1、实验安装：、实验安装：a.a.衔接感应圈的两个金属球。衔接感应圈的两个金属球。b.b.导线环上的两个金属球。导线环上的两个金属球。2 2、实验景象：、实验景象： 当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。间也跳过了火花。3 3、景象解释：

10、、景象解释： 当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，构成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出交变电磁场，构成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。感应电动势，使得导线环中也产生了火花。微弱的电火花闪烁着麦克斯韦实际的光辉，赫兹向全微弱的电火花闪烁着麦克斯韦实际的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了世界宣告：电磁波发现了 3 3实验结论：证明电磁波存在，为麦实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场实际奠定了坚实的实验克斯韦的电磁场实际奠定了坚实的实验根底。根底。 赫兹察看到了电磁波的反射

11、赫兹察看到了电磁波的反射, ,折射折射, ,干干涉涉, ,偏振和衍射等景象偏振和衍射等景象. .他还丈量出电磁波和光有一样的速度他还丈量出电磁波和光有一样的速度. .这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁实际磁实际. . 5.电磁波与机械波比较：电磁波与机械波比较： 传播条件传播条件机械波传播需求介质，而电磁波机械波传播需求介质，而电磁波不需求介质也能传播。不需求介质也能传播。 传播规律传播规律都遵照都遵照“V=f=/T这个关系式；这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等景象。涉等景象。 传播本质传播本质机械波传播的是

12、机械能，电磁波机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。传播的是电磁能。电场和磁场的变化关系非均匀非均匀变化磁变化磁场场激发变化电场均匀变化激发稳定磁场不在激发假设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小结小结一、一、 麦克斯韦电磁场实际麦克斯韦电磁场实际1 1变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场2 2变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场3 3电磁场电磁场传播传播电磁波电磁波4 4、电磁波不需介质，以光速传播。、电磁波不需介质，以光速传播。二、赫兹证明：二、赫兹证明：1 1、电磁场、电磁波的存在。、电磁场、电磁波的存在。2 2、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现、电磁波能

13、反射、折射、干涉、衍射和偏振等现 象，证明了电磁波与光具有一样的性质。象，证明了电磁波与光具有一样的性质。【练习】 1根据麦克斯韦电磁实际，以下说法中正确的选项是A变化的电场一定产生变化的磁场B均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场C稳定的电场一定产生稳定的磁场D振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场。答案答案:D2.以下说法正确的选项是( ) A.恒定电流可以在周围空间产生稳定的磁场 B.稳定电场可以在周围空间产生稳定的磁场 C.均匀变化的电场可以在周围空间产生稳定 的磁场 D.均匀变化的电场和磁场相互激发，构成由 近及远的电磁波AC3.3.当电磁波的频率添加时，它在真空中的速度将当电磁波的频率添加时，它在真空中的速度将( )( ) A. A.减小减小 B. B.增大增大 C. C.不变不变 D.