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第四节 麦克斯韦电磁场理论
课 标解读 重点难点
1.知道什么是电磁波.了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,
体会其在物理学发展中的意义.
2.了解赫兹证实电磁波存在的实验,体会实验验证在物理理论 发展中的地位和作用.
1.基本知识
(1)电磁场理论
1.电磁场理论.(重难点)
2.电磁波.(重点)
电磁场理论的建立及验证
英国物理学家麦克斯韦在研究了法拉第电磁感应现象之后,提出了电磁场理论:变化的 磁场产生电场,变化的电场产生磁场,变化的电场和变化的磁场相互联系,形成一个不可分
割的统一体——电磁场.电场和磁场只是电磁场这个统一体的两种具体表现形式.
(2)电磁波的形成
如果在空间某处产生了变化的电场,就会在空间引起变化的磁场;而这变化的电场和磁
场又在较远的空间引起新的变化的电场和磁场.这个过程反复进行,使变化的电场和磁场由
近及远地向周围空间传播出去,形成电磁波.
(3)验证
1888 年,德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在,证明电磁波与光一样,具有
反射、折射、衍射和干涉等波动特性,并发现电磁波的传播速度等于光速,证实了光是一种
电磁波.
2.思考判断
(1)有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场.(×)
(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场.(×)
(3)周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场.(Ö)
3.探究交流
麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中,提出了什么假说?运用了哪些物理思想?
【提示】 麦克斯韦提出了"变化的磁场产生电场"、"变化的电场产生磁场"两个假
说,研究中麦克斯韦采用了联想、推理、类比、对称等物理学的思想方法.
电磁场也是物质
1.基本知识
电磁场可以使电荷移动,即可以对电荷做功,这说明电磁场具有能量.
俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物的压力, 明电磁场具有与其他物质相互作 表
用的属性.所以说,电磁场是物质存在的基本形态之一.
2.思考判断
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(1)电磁波具有能量.(Ö)
(2)电磁波的传播必需有介质.(×)
3.探究交流
炎热的夏季,街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自己喜欢的电台节目,成为现代人们
消闲的一道风景.这些天人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的呢?
【提示】 由一道电磁波传播到人们跟前的.
麦克斯韦电磁场理论
【问题导思】
1.麦克斯韦电磁场理论的内容是什么?
2.电磁场的实质是什么? 1.麦克斯韦电磁场理论
2.电磁场
如果在空间某处产生了周期性变化的电场,就会在周围空间引起周期性变化的磁场,而
这个周期性变化的磁场又在较远的空间引起新的周期性变化的电场. 变化的电场和变化的磁
场相互联系,形成了一个不可分割的统一体——电磁场.
1.麦克斯韦电磁场理论中的"均匀变化"指的是在相等的时间内磁感应强度或电场强
度的变化量相同;"振荡"是指周期性变化并且变化是不均匀的.
2.恒定的电场不产生磁场;恒定的磁场不产生电场.
关于电磁场理论,下列说法正确的是( )
A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场
D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
【审题指导】 麦克斯韦电磁场理论的核心是变化的电场(磁场)产生磁场(电场),稳定
的电场(磁场)不产生磁场(电场).
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场周围才产生磁场,所以 A 错; 而非均匀变化的电场产生变化的磁场,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,所以 B、C 错, 故选 D.
【答案】 D
1.(多选)按照麦克斯韦电磁理论,以下说法中正确的是( )
A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电
场
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D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
【解析】 对此理论全面正确的理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场周
围可以产生变化磁场,也可以产生不变化的磁场;均匀变化的电场周围产生稳定的磁场;周 期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.变化的磁场产生电场的规律与以上类似, 故正确答案为 B、D.
【答案】 BD
电磁波的特点
【问题导思】
1.电磁波的传播速度是多少? 2.电磁波的传播需要介质吗?
1.在真空中电磁波的传播速度等于光速,光是一种电磁波.
2.电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量——电磁能.电磁波的传播过程就是能量
传播的过程.
3.麦克斯韦预言了电磁波,赫兹证实了电磁波的存在,测出了波长和频率,证实了真
空中电磁波的传播速度等于光速,验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象.
4.电磁波可以在介质中传播,也可以在真空中传播.且任何频率的电磁波在真空中的 传播速度都是 3×108 m/s.
(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是( )
A.只要电场和磁场发生变化,就能产生电磁波
B.电磁波传播需要介质
C.停止发射电磁波,发射出去的电磁波仍能独立存在
D.电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随着能量向外传递的
【审题指导】 变化的电磁场由近及远向外传播就是电磁波.
【解析】 对电磁波的产生机制及传播途径要搞清,如果电场(或磁场)是均匀变化的,
产生的磁场(或电场)是恒定的,就不能产生新的电场(或磁场),也就不能产生电磁波.电磁 波不同于机械波,它的传播不需要介质,故应选 C、D.
【答案】 CD
2.(2015·广东学业水平测试)卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用,定位时,接
收器需要获得卫星发送的信号,卫星发送的是( )
A.声波 B.电磁波 C.次声波 D.机械波
【解析】 声波、次声波均为机械波,只能在介质中传播,不能在真空中传播,故高空
的卫星只能发送可在真空中传播的电磁波,B 正确.
【答案】 B
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