2電磁場與電磁波第四章電磁振蕩與電磁波

新課導(dǎo)入牛頓蓋了一座房子，人類可以遮風(fēng)避雨了，麥克斯韋看了看，覺得生活不太方便，順手就把電線接進(jìn)來了，于是“樓上樓下，電燈電話”，我們的小日子就過起來了。后來愛因斯坦、普朗克、玻爾等發(fā)現(xiàn)地基不牢固，就把地基給挖了，不過電線還留著呢啊。這個比方打完，是不是覺得麥克斯韋很偉大了啊。但是麥克斯韋偉大在何處呢？一、電磁場1.兩個假設(shè)①變化的磁場產(chǎn)生電場麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動，引起了感應(yīng)電流。②變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋大膽地假設(shè)：變化的電場就像運(yùn)動的電荷，也會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場，如圖所示。這一個假設(shè)沒有直接的實驗基礎(chǔ)，它出于對自然規(guī)律的洞察力，是很大膽的，但卻更有創(chuàng)造性。根據(jù)麥克斯韋上述兩個觀點(diǎn)可以得出，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場。如果在空間某域中有周期性變化的電場，就會在周圍引起周期性變化的磁場；變化的電場和磁場又會在較遠(yuǎn)的空間引起新的變化的電場和磁場。這樣變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波。BBEEEE2.對麥克斯韋電磁場理論的理解(1)恒定的電場不產(chǎn)生磁場；(2)恒定的磁場不產(chǎn)生電場；(3)均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場；(4)均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場；如圖所示，2020年1月18日，嫦娥四號著陸器于22時受光照成功自主喚醒，進(jìn)入第十四月晝，并不斷向控制中心發(fā)來圖片。請問嫦娥四號發(fā)給地面控制中心的信息是通過機(jī)械波傳播的還是通過電磁波傳播的?為什么?提示：電磁波。因為機(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播。二、電磁波1.電場波的傳播機(jī)械波的傳播需要依靠傳播介質(zhì)，電磁波則不需要任何介質(zhì)，在真快中也能傳播，這是有電磁波的性質(zhì)決定的。因為電磁波的傳播是考電和磁的相互“感應(yīng)”，而不是靠介質(zhì)的機(jī)械傳遞。麥克斯韋從理論上預(yù)見，電磁波在真空中的傳播速度等于光速c，由此，麥克斯韋預(yù)言了光是電磁波！他說：“我們有充分的理由斷定，光本身是……按電磁波規(guī)律傳播的一種電磁振動。”。根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，電磁波在真空中傳播時，電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、傳播速度三個量相互垂直。做正弦變化的電場或磁場所引起的電磁波在某一時刻的圖像2.赫茲實驗實驗裝置：赫茲驗證電磁波實驗實驗現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個金屬球間有火花跳過時，導(dǎo)線環(huán)兩個小球間也跳過了火花。實驗原理：當(dāng)與感應(yīng)圈相連的兩個金屬球間產(chǎn)生電火花時，周圍空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場。這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了火花，說明這個導(dǎo)線環(huán)接收到了電磁波。實驗的重要意義證實了電磁波的存在；為以后的一系列實驗打下基礎(chǔ)，并且測量了電磁波的速度；為無線電技術(shù)發(fā)展開拓了基礎(chǔ)。3.電磁波的特點(diǎn)(1)電磁波是橫波；(2)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即v真空＝c＝3.0×108m/s；(3)電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，電磁波與物質(zhì)相互作用時，能發(fā)生反射、吸收、折射等現(xiàn)象，電磁波也是傳播能量的一種形式；(4)電磁波的頻率為電磁振蕩的頻率，由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。4.電磁場的物質(zhì)性電磁場的轉(zhuǎn)換就是電場能量和磁場能量的轉(zhuǎn)換，因而電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程，傳播過程就是能量傳播的過程。1.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是(

)A.有電場的空間一定存在磁場，有磁場的空間也一定能產(chǎn)生電場B.在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C.均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D.振蕩的電場在周圍空間一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場D

隨堂練習(xí)2.關(guān)于電磁波的特點(diǎn)，下列說法中不正確的是(

)A.電磁波中電場和磁場互相垂直，電磁波沿二者垂直的方向傳播B.電磁波是橫波C.電磁波傳播不需要介質(zhì)D.電磁波不具有干涉和衍射現(xiàn)象D3.(多選)關(guān)于電磁波與聲波相比較，下列說法正確的是(

)A.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入玻璃時，電磁波速度變小，聲波速度變大C.由空氣進(jìn)入玻璃時，電磁波波長變小，聲波波長變大D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)ABC4.抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情的戰(zhàn)斗中，中國移動攜手“學(xué)習(xí)強(qiáng)國”推出了武漢實景24小時直播，通過5G超高清技術(shù)向廣大用戶進(jìn)行九路信號同時直播武漢城市實況，全方位展現(xiàn)鏡頭之下的武漢風(fēng)光，共期武漢“復(fù)蘇”.5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱，其最顯著的特征之一是具有超高速的數(shù)據(jù)傳輸速率.5G信號一般采用3.3×109～6×109Hz頻段的無線電波，而現(xiàn)行第四代移動通信技術(shù)4G的頻段范圍是1.88×109～2.64×109Hz，則(

)A．5G信