【精准解析】高中物理人教版选修1-1教师用书：第4章1、电磁波的发现含解析

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一、电磁波的发现

学习目标知识脉络

1.理解麦克斯韦的电磁场理论．(重点)

2．知道电磁波是如何形成的．(难点)

3．知道赫兹实验在物理学发展中的贡

献．

4．掌握电磁波的传播速度．(重点)

一、麦克斯韦的电磁场理论

1．变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电

路里会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场．

(2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样在空间产生电场．

2．变化的电场产生磁场

变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产

生磁场．

3．麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质

上的统一．

二、电磁波及赫兹的火花实验

1．电磁场

(1)如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引

起变化的磁场，这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场……于是，变

化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波．

(2)特点

① 电磁波可以在真空中传播．

② 电磁波的传播速度等于光速．

③ 光在本质上是一种电磁波．

④ 光是以波动形式传播的一种电磁振动．

2．赫兹的火花实验

(1)赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有

相同的性质．他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度 c.

(2)赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．

(3)赫兹被誉为无线电通信的先驱．后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹．

1．思考判断

(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场． (×)

(2)均匀变化的电场产生稳定的磁场． (√)

(3)稳定的电场也能产生变化的磁场． (×)

(4)电磁波的传播不需要介质． (√)

(5)赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论． (√)

(6)电磁波的传播不需要介质，机械波的传播也不需要介质． (×)

2．(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对；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．]

3．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(　　)

C　[由电磁场理论，结合图象，则有：A中磁场不变，则不会产生电场，故

A错误；B中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；

C中磁场随着时间均匀变化，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随着时

间非均匀变化，则会产生非均匀变化的电场，故D错误．]

麦克斯韦的电磁场理论的理解

19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁规律的研究成果，

建立了完善的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，其主要内容为：变化的磁场

产生电场，变化的电场产生磁场，要正确理解这个理论需要明确以下几点：

1．变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的

振荡磁场能产生同周期性的振荡电场，这条理论的基础是法拉第的电磁感应现象．

2．变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的

振荡电场产生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦的一个伟大的预言．

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．变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁

场由近及远地向周围空间传播形成电磁波．

5．电场、磁场的变化关系：

【例 1】　有关电磁场理论的下列说法中，正确的是(　　)

A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场

B．任何电场都要在周围空间产生磁场

C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场

D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场

思路点拨：根据麦克斯韦电磁场理论的内容理解判断．

C　[根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，

故A错．同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错．电场和磁场

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