发布时间 : 星期三 文章高中物理第三章电磁振荡电磁波第2节电磁场和电磁波教学案教科版选修3-4更新完毕开始阅读47416c6e356baf1ffc4ffe4733687e21af45ffb5
第2节 电磁场和电磁波
对应学生用书
P40
麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 [自读教材·抓基础]
1．变化的磁场能够在周围空间产生电场
(1)麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，
产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。
(2)电场可由两种方式产生：①由电荷产生；②由变化的磁场产生。
2．变化的电场能够在周围空间产生磁场
麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均
匀，则会产生变化的磁场。稳定的电场周围不产生磁场。
[跟随名师·解疑难]
1．对麦克斯韦电磁场理论的认识
变化的磁场产生电场：
如图3－2－1所示，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(导体环)是否存在无关。导体环的作用只是用来显示电场的存在。
1.变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性振荡变化的电场产生同频率周期性振荡变化的磁场。
2．变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性振荡变化的磁场产生同频率周期性振荡变化的电场。
3．变化的电场和磁场交替产生形成的电磁场在空间传播形成电磁波，电磁波为横波，可以在真空中传播，波速为c＝3.0×108 m/s。 4．麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在。
1 / 11
图3－2－1
(2)变化的电场产生磁场：
如图3－2－2所示，根据麦克斯韦理论，在LC振荡电路中，当电容器充、放电的时候，不仅导线中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁
场。
图3－2－2
2．对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 恒定的磁场不产生电场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图3－2－3所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是 ( )
图3－2－3
2 / 11
解析：选BC A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同π
频率的振荡电场，且相位相差，C图是正确的；D图的上图是振荡的电场，在其周围空间
2产生振荡的磁场，但是下图中的图像与上图相比较，相位相差π，故错误。所以只有B、C
两图正确。
电磁场和电磁波 [自读教材·抓基础]
1．电磁场
变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。
2．电磁波
(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，
这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。
(2)电磁波的特点：①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；②电磁波的波
长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×10 m/s。
(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
3．赫兹实验
(1)赫兹实验原理图(如图3－2－4)：
8
图3－2－4
(2)实验现象：当感应线圈两个铜球间有火花跳过时，导线环两铜球间也有火花产生。(3)现象分析：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收线圈时，导致接收线圈产生感应电动势，使接收线圈两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间就会产生火
花放电现象。
(4)实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。
(5)实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基
础。
4．麦克斯韦理论在物理发展史上的意义
3 / 11
麦克斯韦电磁场理论把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景，为深入研究物质的电磁结构及客观性
提供理论基础。
[跟随名师·解疑难]
1．对电磁场的理解
(1)电磁场的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。
(2)电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示：
2．电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝λf，λ＝
cf
同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度
不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。
3．电磁波与机械波的比较
研究对象 周期性 电磁波电磁现象 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化 传播无需介质，在真空中波速总等于光速 机械波力学现象 位移随时间和空间做周期性变化 传播情况 c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 4 / 11