2019-2020学年高中物理 第3章 电磁场与电磁波 1 麦克斯韦的电磁场理论课件 沪科版选修3-

3．1麦克斯韦的电磁场理论第3章电磁场与电磁波1.了解法拉第提出的“力线”和“场”的概念．2.知道麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么．(重点)第3章电磁场与电磁波一、法拉第的贡献在人类研究电磁学的过程中，法拉第创造性地用_________和______的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．它使人们对物质概念的认识提升到一个新的高度．“力线”“场”二、电磁场理论的两大支柱1．变化的磁场产生电场假说的由来：麦克斯韦认为，在下图所示的实验中，由于变化的磁场产生__________，才使得线圈中产生__________，进而他设想，在线圈所在的空间即使没有闭合线圈，也存在__________，即空间磁场的变化，就会产生______．感应电场感应电流感应电场电场2．变化的电场产生磁场假说的由来：麦克斯韦认为，在下图这个电路中，电容器中虽没有电荷通过，但它两极板上的电荷和极板间的电场都随时间发生变化．他认为电路中的电流应该是______的，于是，他引入了一个全新的概念——__________，并且进一步推断，由变化的电场引入的__________也应产生磁场，即变化的电场产生磁场．闭合位移电流位移电流三、电磁场理论——伟大的丰碑1．内容(1)变化的磁场产生电场磁场的变化是______的，产生的电场是______的．磁场的变化是________的，产生的电场是______的．(2)变化的电场产生磁场电场的变化是______的，产生的磁场是______的．电场的变化是________的，产生的磁场是______的．均匀稳定不均匀变化均匀稳定不均匀变化2．预言(1)变化的电场与变化的磁场相互激发，由近及远地在空间传播，形成________．(2)电磁波中的电场和磁场互相______，而且二者均与波的传播方向______，所以电磁波是______．(3)电磁波可以在真空中传播，传播速度等于______．电磁波垂直垂直横波光速麦克斯韦电磁场理论的理解1．随时间均匀变化的磁场(电场)产生稳定的电场(磁场)，该电场(磁场)不再产生磁场(电场)．2．随时间不均匀变化的磁场(电场)产生变化的电场(磁场)，该电场(磁场)还将产生磁场(电场)．3．随时间周期性变化的磁场(电场)产生同频率周期性变化的电场(磁场)，还将继续产生同频率周期性变化的磁场(电场)．4．恒定的电场不产生磁场．5．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，在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，在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均匀变化的磁场D．不均匀变化的电场一定产生变化的磁场[解析]本题是对麦克斯韦理论的直接考查，根据理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．[答案]D在理解麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，稳定磁场也不产生电场．麦克斯韦关于电磁波的预言麦克斯韦预言了电磁波的存在．赫兹实验验证了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路：1．电磁波的形成：变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而要由近及远向周围空间传播开去，这就形成了电磁波．2．电磁波的特点：电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播，电磁波传递电磁场的能量．在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射．3．电磁波的波速：在真空中任何频率的电磁波的传播速度跟光速相等．c＝3.00×108m/s.4．机械波与电磁波的区别机械波电磁波研究对象力学现象电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播特点需要介质；波速由介质决定，与频率无关；有横波、纵波传播无需介质；在真空中波速为c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关；只有横波产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发(多选)电磁波与声波比较，下列说法正确的是()A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大C．由空气进入水中时，电磁波的波长变小，声波的波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定，与频率无关[解析]A、B均与事实相符，所以A、B正确；根据λ＝vf，电磁波波速变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确；电磁波在介质中的速度与介质有关，也与频率有关，在同一种介质中，频率越大，波速越小，所以D错误．[答案]ABC电磁波是电磁现象，机械波是力学现象，两者都具有波的特性：干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如机械波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质．麦克斯韦电磁场理论的应用(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么()A．小球对玻璃圆环的压力不断增大B．小球受到的磁场力不断增大C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D．磁场力对小球一直不做功[解析]玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大．磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功．[答案]CD