高中物理：3.2电磁场与电磁波 教案粤教版选修3-4VIP免费

电磁场与电磁波一、导引人类认识客观世界，发现新的事物，常有二种方式，一种是从生产实践，科学实验中观察分析后发现新的事物，另一种是从科学理论出发，预言新的事物存在，电磁波的发现，属于后一种。麦克斯韦从电磁场理论出发，运用了较为深奥的数学工具，得到了描述电磁场特性的规律，并预言了电磁波的存在。10年后，他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言，发射并接收了电磁波，从而开创了无线电技术的新时代。我们现在粗略地介绍了一下麦克斯韦的这个理论。准备知识：1、分析闭合电路中电流的形成：分析电路中AB中电流的方向是A→B，问为什么会有A到B的电流，重点确定电流形成的实质是导体中有电场的结果，而电场产生的电场力使电荷发生了定向移动。结论：电路中电流形成的实质是电荷在电场力作用下发生的定向移动，而电场力的发生一定伴随电场，电场的方向与导体中电流的方向相同。2、感应电流的产生：要使M中产生感应电流的条件是什么？穿过闭合回路M的B发生变化。强调：在M环中产生感应电流的实质是环内产生了电场，电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。那么将金属环拿走，当磁场变化时的电场是否存在呢？————引入麦克斯韦的电磁场理论。3、一个变化的磁场中放一个闭合线圈会产生感应电流，这是一种电磁感应现象。麦克斯韦研究了这种现象，认为若电路闭合就会有感应电流；若电路不闭合，则会产生感应电场；这个电场驱使导体中电子的运动，从而产生了感应电流。麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。二、授课1．麦克斯韦的理论要点一，变化的磁场产生电场演示实验当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。(1)线圈中产生感应电动势说明了什么？麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。(2)如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？引导学生思考后回答，有电场、无电流。(3)想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？(有)(4)总结说明，麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。2．变化的电场产生磁场我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系。经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场。这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化。用心爱心专心ABBM比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板间周期性变化着的电场周围也要产生磁场。3．电磁场、电磁波(1)概念麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播。见课本6-7图，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。(2)电磁波的特点①是横波②是物质波，真空中也能传播，能独立存在(与机械波不同)③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性（3）波速公式c＝λfc为真空中速度，电磁波在真空中速度等于光速。无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，见课本表格介绍。三、扩展麦克斯韦的电磁场理论三点1．变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。2．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定。3．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场4．振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的...