電磁場和電磁波

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
高中物理教案 電磁場和電磁波
一、導(dǎo)引
人類認(rèn)識客觀世界,發(fā)現(xiàn)新的事物,常有二種方式,一種是從生產(chǎn)實踐,科學(xué)實驗中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物,另一種是從科學(xué)理論出發(fā),預(yù)言新的事物存在,電磁波的發(fā)現(xiàn),屬于后一種。麥克斯韋從電磁場理論出發(fā),運用了較為深奧的數(shù)學(xué)工具,得到了描述電磁場特性的規(guī)律,并預(yù)言了電磁波的存在。10年后,他的學(xué)生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預(yù)言,發(fā)射并接收了電磁波,從而開創(chuàng)了無線電技術(shù)的新時代。
我們現(xiàn)在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個理論。

二、授課
1.麥克斯韋的理論要點一,變化的磁場產(chǎn)生電場
演示實驗
裝置如圖所示,當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時,上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。
(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢說明了什么?
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)如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈,線圈中還會有電流、電場嗎?
引導(dǎo)學(xué)生思考后回答,有電場、無電流。
(3)想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎?(有)
(4)總結(jié)說明,麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場的存在,線圈不存在時,變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場,即這是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路是否存在無關(guān)。

2.變化的電場產(chǎn)生磁場
我們知道,電流周圍存在著磁場,麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系。經(jīng)過反復(fù)思考提出一個假設(shè),變化的電場產(chǎn)生磁場。
這一點,我們從哲學(xué)上知道,事物之間是相互聯(lián)系的,可以相互轉(zhuǎn)化。
比如根據(jù)麥克斯韋的理論,在給電容器充電的時候,不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場,而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場。

3.電磁場、電磁波
(1)概念
麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言,如果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(chǎn)生周期性變化的磁場,這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場……?梢,變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的,形成一個不可分離的統(tǒng)一體,這就是電磁場,這種變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生,并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。見課本6-7圖,電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。
(2)電磁波的特點
①是橫波
②是物質(zhì)波,真空中也能傳播,能獨立存在(與機械波不同)
③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
(3)波速公式c=λf
c為真空中速度,電磁波在真空中速度等于光速。
無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波,見課本表格介紹。

三、擴展
麥克斯韋的電磁場理論三點
1.變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。
2.均勻變化的磁場,產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,均勻變化的電場,產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度(或電場強度)的變化量相等,或者說磁感應(yīng)強度(或電場強度)對時間變化率一定。
3.不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場,不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場
4.振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場,振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。
5.變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著,形成一個不可分離的統(tǒng)一體,這就是電磁場,向周圍空間傳播這就是電磁波。

四、學(xué)生活動設(shè)計
通過觀察試驗,發(fā)揮想象能力,畫出變化磁場產(chǎn)生的電場的電場線。2.總結(jié)機械波與電磁波的聯(lián)系與區(qū)別

五、板書設(shè)計
電磁場和電磁波
麥克斯韋電磁場理論
1.變化的磁場產(chǎn)生電場
2.變化的電場產(chǎn)生磁場

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