1、第十四章 電磁波 第一節 電磁波的發現人教版選修人教版選修3-4議一議 小明的姐姐在外地工作,后天奶奶就要過70歲生日了,如果你是小明,你如何用最快的方法通知姐姐趕回來呢? a. 在古代的時候. b.在上世紀50年代. c.在21世紀的今天電磁波看不見、摸不著，怎么知道它真實存在呢？一、電磁波的發現一、電磁波的發現 麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學大成的偉大科學家。他依據庫侖、高學大成的偉大科學家。他依據庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發現和實驗成果，建第等前人的一系列發現和實驗成果，建立了第一個完整的電

2、磁理論體系，不僅立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學地預言了電磁波的存在，而且揭示科學地預言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現象的本質的統一性，完了光、電、磁現象的本質的統一性，完成了物理學的又一次大綜合。這一理論成了物理學的又一次大綜合。這一理論自然科學的成果，奠定了現代的電力工自然科學的成果，奠定了現代的電力工業、電子工業和無線電工業的基礎。業、電子工業和無線電工業的基礎。 韋伯穿過一個又一個歐姆。韋伯穿過一個又一個歐姆。把回音帶給我把回音帶給我“我是你我是你忠實而又真誠的法拉，充忠實而又真誠的法拉，充電到一個伏特，表示對你電到一個伏特，表示對你的愛。的愛。-麥克斯韋麥克斯韋麥麥克克

3、斯斯韋韋一、偉大的預言一、偉大的預言 演示實驗裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，引變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，引起感應電流使燈泡發光。起感應電流使燈泡發光。法拉第發現的法拉第發現的（1）線圈中產生感應電流說明了什么？）線圈中產生感應電流說明了什么？麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生電場，麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生電場，正是這種電場正是這種電場( (渦旋電場渦旋電場) )在線圈中驅使自由在線圈中驅使自由電子做定向的移動，引起了感應電流電子做定向的移動，引起了感應電流。（2）如果用不導電的塑料線繞制線圈，

4、線圈如果用不導電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？中還會有電流、電場嗎？有電場、無電流。 （3）想象線圈不存在時線圈所在處的空間還想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？有電場嗎？ 有有 ！（4 4）總結總結：麥克斯韋認為麥克斯韋認為線圈線圈只不過用來只不過用來顯顯示電場的存在示電場的存在，線圈不存在時，線圈不存在時，變化的磁場變化的磁場同樣在周圍空間產生電場，同樣在周圍空間產生電場，即這是一種普遍即這是一種普遍存在的現象，存在的現象，跟閉合電路是否存在無關跟閉合電路是否存在無關。v1、變化的磁場產生電場、變化的磁場產生電場討論與交流討論與交流磁現象和電現象有哪些相似之處？磁現象

5、和電現象有哪些相似之處？自然界中只有兩種電荷（正電荷、負電荷）自然界中只有兩種電荷（正電荷、負電荷）自然界中也只有兩種磁極（N極、S極）電能生磁（奧斯特）電能生磁（奧斯特）磁能生電（法拉第）磁能生電（法拉第） 既然既然變化的磁場能夠在空間產生電場，那么，變化的磁場能夠在空間產生電場，那么，變化的電場變化的電場能不能夠能不能夠在空間產生磁場？在空間產生磁場？ 麥克斯韋相信自然界規麥克斯韋相信自然界規律的統一與和諧，相信電場律的統一與和諧，相信電場與磁場具有對稱之美。他大與磁場具有對稱之美。他大膽地提出的相似和聯系。經膽地提出的相似和聯系。經過反復思考提出過反復思考提出假設假設：變化變化的電場也相

6、當于一種電流，的電場也相當于一種電流，也在空間產生磁場，也在空間產生磁場，即變化即變化的電場在空間產生磁場。的電場在空間產生磁場。麥克斯韋的理論依據麥克斯韋的理論依據靜止的電荷靜止的電荷靜電場靜電場電荷運動電荷運動電場變化電場變化產生磁場產生磁場利用場的觀點利用場的觀點來分析問題來分析問題形成電流形成電流2、變化的電場產生磁場、變化的電場產生磁場二、電磁場、電磁波二、電磁場、電磁波麥克斯韋根據自己的理論進一步預言，如果麥克斯韋根據自己的理論進一步預言，如果在空間某域中有周期性變化的電場，那么，在空間某域中有周期性變化的電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性這個變化的電場就在它周圍空

7、間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場間產生新的周期性變化的電場。可見，。可見，變化的電場和變化的磁場是相互聯系的，變化的電場和變化的磁場是相互聯系的，形形成一個不可分離的統一體，這就是電磁場成一個不可分離的統一體，這就是電磁場。BBEEEE電磁場由產生區域向外傳播就電磁場由產生區域向外傳播就形成了電磁波形成了電磁波 電磁波傳播的速度是光速。光電磁波傳播的速度是光速。光是電磁波的一種。是電磁波的一種。電磁波在空間傳播時，在任一電磁波在空間傳播時，在任一位置上（或任一時刻）位置上（或任一時刻）E E、B B、v v三三矢

8、量相互垂直。矢量相互垂直。電磁波是橫波電磁波是橫波。電磁波圖景的分析：電磁波圖景的分析： 非均勻變化磁場激發激發變化電場均勻變化激發激發穩定磁場不在激發若非均勻變化激發激發變化磁場均勻變化激發激發穩定電場非均勻變化電場和磁場的變化關系2、赫茲的實驗：、赫茲的實驗：赫茲以前，由法拉第發現、麥克斯韋完成的電磁理論，因赫茲以前，由法拉第發現、麥克斯韋完成的電磁理論，因為未經一系列的科學實驗證明，始終處于為未經一系列的科學實驗證明，始終處于“預想預想”階段。階段。把天才的預想變成世人公認的真理，是赫茲的功勞。赫茲把天才的預想變成世人公認的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波，使假說變成

9、現實。在人類歷史上首先捕捉到電磁波，使假說變成現實。赫茲與電磁波赫茲是一個偉大的物理學家。他于赫茲是一個偉大的物理學家。他于1894年逝世時，年僅年逝世時，年僅37歲，這無疑是物理學界的巨大損失。他從歲，這無疑是物理學界的巨大損失。他從21歲考人柏林大歲考人柏林大學直到不幸去世，進行科學研究不足學直到不幸去世，進行科學研究不足15年，然而卻建立了永垂年，然而卻建立了永垂青史的功績。青史的功績。發現電磁波產生的巨大影響，連赫茲本人也沒料到。在他發現電磁波產生的巨大影響，連赫茲本人也沒料到。在他發現電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用作無線電發現電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用作無

10、線電通訊，赫茲不敢肯定。赫茲研究電磁波無意中丟下的種子，卻通訊，赫茲不敢肯定。赫茲研究電磁波無意中丟下的種子，卻很快在異地開花結果了。很快在異地開花結果了。 在發現電磁波不到在發現電磁波不到6年，意大利的馬可尼、俄年，意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實現廠無線電傳播，并很快投人國的波波夫分別實現廠無線電傳播，并很快投人實際使用。其他利用電磁波的技術，也像雨后春實際使用。其他利用電磁波的技術，也像雨后春筍般相繼問世。無線電報（筍般相繼問世。無線電報（1894年）、無線電廣年）、無線電廣播（播（1906年）、無線電導航（年）、無線電導航（1911年）、無線電年）、無線電話（話（1916年）、短波通

11、訊（年）、短波通訊（1921年）、無線電傳年）、無線電傳真（真（1923年）、電視（年）、電視（1929年）、微波通訊年）、微波通訊（1933年）、雷達（年）、雷達（1935年），以及遙控、遙感、年），以及遙控、遙感、衛星通訊、射電天文學衛星通訊、射電天文學它們使整個世界面貌它們使整個世界面貌發生了深刻的變化。發生了深刻的變化。赫茲關于電磁波的實驗，為無線電技術的發赫茲關于電磁波的實驗，為無線電技術的發展開拓了新的道路，構成了現代文明的骨架，后展開拓了新的道路，構成了現代文明的骨架，后人為了紀念他，把頻率的單位定為赫茲。人為了紀念他，把頻率的單位定為赫茲。 德國于德國于1994年發行的紀念年發行的紀念赫茲逝世赫茲逝世100周年的郵票周年的郵票捷克于捷克于1994年發行的紀念赫年發行的紀念赫茲逝世茲逝世100周年的郵票周年的郵票墨西哥于墨西哥于1967年發行的紀年發行的紀念國際遠程通訊計劃會議念國際遠程通訊計劃會議的郵票的郵票生活中電磁波的產生生活中電磁波的產生核彈爆炸核彈爆炸X X射線照射下的魚射線照射下的魚X X射線照射下的手射線照射下的手小結：小結：麥克斯韋麥克斯韋的電磁場理論的電磁場理論 分析分析: 恒定的電場周圍無磁場，恒定的磁場周圍無恒定的電場周圍無磁場，恒定的磁場周圍無電場。電場。周期性變