1、昭通市民族中学1/24/2023 让知识成就未来1麦克斯韦简介麦克斯韦简介1/24/2023昭通市民族中学昭通市民族中学2卡文迪许扭秤实验卡文迪许扭秤实验1789年，英国物理学 家卡文迪许(H.Cavendish）利用扭秤，成功地测出了引力常量的数值，证明了万有引力定律的正确。1/24/20233昭通市民族中学昭通市民族中学伟大的预言 1 1、麦克斯韦通过伟大的预言和系统知识的总结得到电、麦克斯韦通过伟大的预言和系统知识的总结得到电和磁场的密切联系，电场和磁场相关的基本论点是：和磁场的密切联系，电场和磁场相关的基本论点是：1/24/20234昭通市民族中学昭通市民族中学变化的电场产生磁场，变化
2、的磁场产生电场。变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。2 2、两个基本论点的基础上得到的预言是、两个基本论点的基础上得到的预言是：变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波就形成了电磁波。1/24/20235装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，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上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。发光。法拉第发现的法拉第发现的1、变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场昭通市民族中学昭通市民族中学问题（问题（questions）1/24/20236（
3、1）线圈中产生感应电动势说明了什么？）线圈中产生感应电动势说明了什么？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，正是这种电场电场(涡旋电场涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流引起了感应电流。（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电）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？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？）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？有有！昭通市民族中学昭通市民族中学总（总（summarize）结）结1/24
4、/20237总结总结：麦克斯韦认为麦克斯韦认为线圈线圈只不过用来只不过用来显示电场的存在显示电场的存在，线圈线圈 不存在时，不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是即这是一种普遍存在的现象，一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关跟闭合电路是否存在无关。昭通市民族中学昭通市民族中学2、变化的电场产生磁场、变化的电场产生磁场 既然变化的磁场能够在空间产生电场，同样，变既然变化的磁场能够在空间产生电场，同样，变化电场能够在空间产生磁场化电场能够在空间产生磁场 1/24/20238 麦克斯韦相信自然界规麦克斯韦相信自然界规律的统一与和谐，相信电场律的统一
5、与和谐，相信电场与磁场具有对称之美。他大与磁场具有对称之美。他大胆地提出的相似和联系。经胆地提出的相似和联系。经过反复思考提出过反复思考提出假设假设：变化变化的电场也相当于一种电流，的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，也在空间产生磁场，即变化即变化的电场在空间产生磁场。的电场在空间产生磁场。昭通市民族中学昭通市民族中学电磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空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，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
6、又在它周围空间产生新的周期性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。可见，变化的电场和变化的磁场。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场就是电磁场。1/24/20239昭通市民族中学昭通市民族中学变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做传播的过程叫做电磁波电磁波1/24/202310昭通市民族中学昭通市民族中学电磁波的发现1/24/20231101 1
7、、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。昭通市民族中学昭通市民族中学赫兹的实验1/24/202312昭通市民族中学昭通市民族中学赫兹的实验1/24/202313当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定必定 建立了一个迅速变化的电磁场，按麦建立了一个迅速变化的电磁场，按麦克斯韦的理论克斯韦的理论，这种变化的电磁场以电磁，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过导线波的形式在空间传播
8、。当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙间也产出感应电动势，使得导线环的空隙间也产生了火花。生了火花。这是一个令人振奋的像！这是一个令人振奋的像！昭通市民族中学昭通市民族中学电磁波的特点 思考：赫兹通过实验证明了电磁波理论，总赫兹通过实验证明了电磁波理论，总结了电磁波的那些特点？结了电磁波的那些特点？1/24/202314电磁波具有反射、折射、干涉、偏振和衍射等现电磁波具有反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，证明了电磁波与光具有相同的性质象，证明了电磁波与光具有相同的性质昭通市民族中学昭通市民族中学电磁波与机械波1
9、/24/202315相同点相同点：它们都是波，均具有波的一切特性它们都是波，均具有波的一切特性.，能够产生反射、，能够产生反射、折射、衍射和干涉现象，折射、衍射和干涉现象，不同点：.机械波传播需要介质，没有介质就没有机械波，机械波传播需要介质，没有介质就没有机械波，机械波只是传播机械振动形式，质点并不随波迁移；电磁波可以机械波只是传播机械振动形式，质点并不随波迁移；电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发激发”，而电场和磁场本身就是一种形式的物质，而电场和磁场本身就是一种形式的物质.机械波的传播速度由介质决
10、定，电磁波的传播速度等于光速机械波的传播速度由介质决定，电磁波的传播速度等于光速.昭通市民族中学昭通市民族中学1/24/202316一、一、麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论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、赫兹证实：二、赫兹证实：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、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现 象，象，证明了电磁波与光具有相同的性质。证明了电磁波与光具有相
11、同的性质。昭通市民族中学昭通市民族中学课堂练习1建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是（D ）A法拉第 B奥斯特 C赫兹 D麦克斯韦 21888年，用实验证实电磁波的存在，使人们认识到物质存在的另一种形式，这位物理学家是（A ）A赫兹 B奥斯特 C麦克斯韦 D法拉第3关于电磁场和电磁波的说法中正确的是 （BCD ）A电场和磁场总是相互联系的，它们被统称为电磁场 B电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波 C电磁波的传播速度是3108m/sD电磁波是一种物质，可以在真空中传播 4某电场中电场强度随时间变化的图像如图4.13所示，能产生磁场的电场是（ABC）5.下列关于机械波与电磁波的说法正确的是（ABD ）A声波是机械波，耳朵能够听到声波，是因为耳朵和声源之间有空气.B水波的传播需要水，没有水就没有水波.C电磁波传播需要空气，没有空气，即使产生了电磁波也传不出来.D电磁波的传播速度等于光速，不受其它因素影响t0At0Bt0Ct0DEEEE图4.13
