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2018_2019高中物理第2章电磁感应与电磁场第4节麦克斯韦电磁场理论学案粤教版选修1_1

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                      第四节 麦克斯韦电磁场理论

           学 习 目 标                              知 识 脉 络
  1.知道什么是电磁波.了解麦克
  斯韦电磁场理论的基本思想,体
  会其在物理学发展中的意
  义.(重点、难点)
  2.了解赫兹证实电磁波存在的
  实验,体会实验验证在物理理论
  发展中的地位和作用.
                             [自 主 预 习·探 新 知]
                                    [知识梳理]
    一、电磁场理论的建立及验证
    1.电磁场理论
    英国物理学家麦克斯韦在研究了法拉第电磁感应现象之后,提出了电磁场理论:变化
的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,变化的电场和变化的磁场相互联系,形成一个不
可分割的统一体——电磁场.电场和磁场只是电磁场这个统一体的两种具体表现形式.
    2.电磁波的形成
    如果在空间某处产生了变化的电场,就会在空间引起变化的磁场;而这变化的电场和
磁场又在较远的空间引起新的变化的电场和磁场.这个过程反复进行,使变化的电场和磁
场由近及远地向周围空间传播出去,形成电磁波.
    3.验证
    1888 年,德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在,证明电磁波与光一样,具有
反射、折射、衍射和干涉等波动特性,并发现电磁波的传播速度等于光速,证实了光是一
种电磁波.
    二、电磁场的物质性
    1.电磁场可以使电荷移动,即可以对电荷做功,这说明电磁场具有能量.
    2.俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物体的压力,表明电磁场具有与其他物质
相互作用的属性.所以说,电磁场是物质存在的基本形态之一.
                                    [基础自测]
    1.思考判断
    (1)有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场.(×)
    (2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场.(×)
    (3)周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场.(√)
    (4)变化的电场和磁场由近及远地向四周空间传播形成电磁波.(√)
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    (5)麦克斯韦用实验验证了电磁波的存在.(×)
    (6)电磁场是客观存在的物质.(√)
    [提示] (1)稳恒的电场不产生磁场,稳恒的磁场不产生电场.
    (2)均匀变化的电场产生恒定的磁场.
    (5)赫兹用实验验证了电磁波的存在.
    2.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,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,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变化的磁场
    D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
    D [根据麦克斯韦的电磁场理论,只有变化的电场周围才产生磁场,所以                              A 错;非均
匀变化的电场产生变化的磁场,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,所以                                B、C 错,故选

D.]
    3.(多选)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的有(  )
    A.电磁波不能在真空中传播
    B.变化的电场一定能产生变化的磁场
    C.电磁波在真空中传播的速度是              3×108 m/s
    D.变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播,形成电磁波
    CD [电磁波可以在真空中传播,A             错误;均匀变化的电场产生恒定磁场,B                错误;电
磁波在真空中传播的速度是            3×108 m/s,C  正确;由电磁波的定义可知            D 正确.]
                             [合 作 探 究·攻 重 难]

                      对麦克斯韦电磁场理论及电磁波的理解

    1.麦克斯韦电磁场理论
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    2.电磁场
    如果在空间某处产生了周期性变化的电场,就会在周围空间引起周期性变化的磁场,
而这个周期性变化的磁场又在较远的空间引起新的周期性变化的电场.变化的电场和变化
的磁场相互联系,形成了一个不可分割的统一体——电磁场.麦克斯韦电磁场理论中的
“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度或电场强度的变化量相同;“振荡”是指
周期性变化并且变化是不均匀的.
    3.电磁波
    (1)在真空中电磁波的传播速度等于光速,光是一种电磁波.
    (2)电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量——电磁能.电磁波的传播过程就是能量
传递的过程.
    (3)麦克斯韦预言了电磁波,赫兹证实了电磁波的存在,测出了波长和频率,证实了真
空中电磁波的传播速度等于光速,验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象.
    (4)电磁波可以在介质中传播,也可以在真空中传播.且任何频率的电磁波在真空中的
传播速度都是      3×108 m/s.
          (多选)按照麦克斯韦电磁场理论,以下说法中正确的是(  )
    A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场
    B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场
    C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电
场
    D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
    BD [对此理论全面正确的理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场周围可
以产生变化磁场,也可以产生不变化的磁场;均匀变化的电场周围产生稳定的磁场;周期
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性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.变化的磁场产生电场的规律与以上类似,
故正确答案为      B、D.]


    均匀变化的电场磁场产生恒定的磁场电场,不均匀变化的电场磁场产生
变化的磁场电场,周期性变化的电场磁场产生同频率的周期性变化的磁场电场

.

    [针对训练]
    (多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(  )
    A.变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关
    B.周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场
    C.变化的电场和变化的磁场相互关联,形成一个统一的场,即电磁场
    D.电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场
    AB [变化的磁场周围产生电场,  当电场中有闭合回路时,回路中有电流.若无闭合
回路,电场仍然存在,A          正确;若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场,B                       对,C、
D 错.]
                             [当 堂 达 标·固 双 基]
    1.关于电磁场理论,下列说法中正确的是(  )
    A.在电场的周围空间一定产生磁场
    B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场
    C.均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场
    D.振荡电场在周围空间产生变化的磁场
    D [由麦克斯韦电磁场理论知:不变化的电场周围不产生磁场,变化的电场周围一定
产生磁场,产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的,均匀变化的电场产生稳定的磁场,
不均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡的电场产生同频率振荡的磁场,反之亦然,故选
项  D 正确.]
    2.下列说法中正确的是(  )
    A.电磁场的本质是电场
    B.电磁场的本质是磁场
    C.电磁场不具有能量
    D.电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体
    D [变化的电场和变化的磁场交替产生而在空间中形成电磁场,电磁场具有能量,是
一种物质,故      D 选项正确.]
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    3.(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是(  )
    A.只要电场和磁场发生变化,就能产生电磁波
    B.电磁波传播需要介质
    C.停止发射电磁波,发射出去的电磁波仍能独立存在
    D.电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随着能量向外传递的
    CD [对电磁波的产生机制及传播途径要搞清,如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生
的磁场(或电场)是恒定的,就不能产生新的电场(或磁场),也就不能产生电磁波.电磁波
不同于机械波,它的传播不需要介质,故应选                    C、D.]
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