電磁場和電磁波

1、電磁場和電磁波 一、教育目標1知道麥克斯韋電磁場理論大意2理解電磁場的產生，掌握電磁波的特性及其波長、波速的關系二、重點、難點、疑點及解決辦法1電磁場理論是本課的重點，從內容上非常抽象，只要求學生定性了解。2變化的磁場產生電場的理解采用逐步抽象的方法來幫助學生理解麥克斯韋的想法。3“變化的電場產生磁場”的理解，可以用哲學中事物之間是相互聯(lián)系的，可以互相轉化的理解。三、教具準備220V交流電源、變壓器、小燈泡四、學生活動設計1通過觀察試驗，發(fā)揮想象能力，畫出變化磁場產生的電場的電場線。2總結機械波與電磁波的聯(lián)系與區(qū)別五、教學步驟(一)引入新課人類認識客觀世界，發(fā)現(xiàn)新的事物，常有二種方式，一種是從

2、生產實踐，科學實驗中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物，另一種是從科學理論出發(fā)，預言新的事物存在，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)學工具，得到了描述電磁場特性的規(guī)律，并預言了電磁波的存在。10年后，他的學生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預言，發(fā)射并接收了電磁波，從而開創(chuàng)了無線電技術的新時代。我們現(xiàn)在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個理論。(二)進行新課1麥克斯韋的理論要點一，變化的磁場產生電場演示實驗裝置如圖所示，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，引起感應電流使燈泡發(fā)光。(1)線圈中產生感應電動勢說明了什么？麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生

3、電場，正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅使自由電子做定向的移動，引起了感應電流。(2)如果用不導電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？引導學生思考后回答，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)總結說明，麥克斯韋認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。2變化的電場產生磁場我們知道，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。經過反復思考提出一個假設，變化的電場產生磁場。這一點，我們從哲學上知道，事物之間是相互聯(lián)系的，可以相互轉化。比如根據麥

4、克斯韋的理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中電流要產生磁場，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場周圍也要產生磁場。3電磁場、電磁波(1)概念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，這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，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。可見，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)域向遠處的傳播就是電磁波。(2)電磁波的特點是橫波是物質波，真空中也能傳播，能獨立存在(與機

5、械波不同)具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性(1)波速公式cfc為真空中速度，電磁波在真空中速度等于光速。無線電技術中使用的電磁波叫無線電波，見課本表格介紹。六、總結、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生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。2均勻變化的磁場，產生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場，產生穩(wěn)定的磁場。這里的“均勻變化”指在相等時間內磁感應強度(或電場強度)的變化量相等，或者說磁感應強度(或電場強度)對時間變化率一定。3不均勻變化的磁場產生變化的電場，不均勻變化的電場產生變化的磁場4振蕩的(即周期性變化的)磁場產生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產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