高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波3.2 电磁场与电磁波

高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波3.2 电磁场与电磁波

‎3.2 电磁场与电磁波 ‎ 一、电磁场 ‎　　（一）十九世纪的一次伟大综合 ‎　　1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流周围存在着磁场。‎ ‎　　1831年英国物理学家法拉第完成了磁生电的过程。‎ ‎　　1865年英国物理学家麦克斯韦把电磁光综合在一起，预言了电磁波的存在。‎ ‎　　1888年德国物理学家赫兹用实验证明了麦克斯韦的预言。‎ ‎　　（二）麦克斯韦电磁场理论的定性介绍 ‎　　1、麦克斯韦继承库仑、法拉第等前人的成就。‎ ‎　　法拉第提出场、力线的概念，反对超距作用，认为电荷的周围存在电场（有源电场）电场线的特点是：由正电荷出发终止于负电荷，电场线不闭合；麦克斯韦提出涡旋电场，竖直方位的变化电场在产生的磁场，在变化的磁场周围存在着涡旋电场（无源电场），电场线是闭合曲线（方向用楞次定律判断）。‎ ‎　　2、麦克斯韦继承奥斯特、法拉第等前人的成就 ‎　　奥斯特发现传导电流周围存在着磁场，法拉弟实验得出变化的磁场所产生电流。即在闭合导体中有电流；麦克斯韦认为法拉第实验中若无导线圈。“电场”仍存在，把变化的电场叫做位移电流。‎ ‎　　（三）电磁场的激发图示 ‎　‎ 二、电磁波 ‎　　（一）定义及其产生 ‎　　1、定义：在空中传播的变化的电磁场，由发生处向远方传播。‎ ‎　　2、产生：振荡电路中形成振荡电流,产生周期性变化的电场，从而形成电磁场，就能往外发射电磁波。‎ ‎　　（二）电磁波的特点 ‎　　（1）是变化的电场和变化的磁场 ‎　　（2）是横波：不是质点的振动，传播不需要介质。‎ ‎　　（3）在真空中传播的速率为C，在不同的介质中传播时，频率不变，速度小于C。‎ ‎　　不同频率的电磁波在同一种介质中传播的速率是相同的。‎ ‎　　（三）电磁波可能脱离电荷而独立存在，并且不需要别的物质来做媒介就能够在空间传播，电磁波也具有能量，是物质一种特殊形态。‎ 知识总结 ‎1、电磁场 ‎　　要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论 ‎　　（1）两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。‎ ‎　　可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。‎ ‎　　均匀变化的电场产生恒定的磁场；均匀变化的磁场产生恒定的电场。‎ ‎　　（2）按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。‎ ‎2．电磁波 ‎　　变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。‎ ‎　　有效地发射电磁波的条件是：‎ ‎　　（1）频率足够高（单位时间内辐射出的能量P∝f 4）；‎ ‎　　（2）形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去）。‎ ‎　　电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=3.0×‎108m/s。‎ ‎3．电磁波的应用 ‎　　要知道广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。‎