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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