必修 第三册 · 人教版
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26 电磁波的发现及应用

免费读1257字2024-07-22

  老师:各位同学大家好,这节课我们一起来学习电磁波的发泄及应用。7月23日,我国天文一号火星探测器发射升空,迈出了我国探索行星和升空的第一步。6天后,天问一号探测器在飞离地球约120万公里的时候,拍下了地球和月球的合影。那么天文一号是如何把图片及数据信息传回地球的?很显然是电磁波。初中的时候我们就学习过电磁波,电磁波为信息的传递插上了翅膀,广播电视、移动通信等通信方式。识古代人顺风耳千里也的梦想变成了现实。

  老师:那么人类是怎样发现电磁波的?让我们一起回顾一下科学家们发现电磁波的历程。棒奥斯特首先发现了电流的周围有磁场,安培进一步做了很多有关电荷磁的研究工作,法拉蒂发现了磁生电的方法,并首先提出了力界和长的概念。英国物理学家麦克斯韦系统的总结了库隆安排奥斯特和法拉第等人的对电磁规律的研究成果,再加上他本人创造性的工作,最终建立了经典电磁场理论。下面我们定性的了解一下麦克斯韦关于电磁场的一些观点。

  老师:我们知道,在变化的磁场中放入一个闭合电路,磁通量发生了变化就会产生感应电流,这是法拉蒂的电磁感应现象。那么为什么在闭合的电路中,磁通量发生了变化就会产生感应电流呢?麦克思维是这样思考的,线圈中产生了感应电流,一定是因为导线内自由移动的电荷受到了电场力的作用,他认为在闭合的电路中产生了电场,而这个电场的产生一定是因为线圈内的磁场发生了变化的缘故。他进一步的猜想,即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样会在空间产生电场,闭合电路只是可以检测到电场的存在而已。因此,麦克斯韦认为,在变化的磁场中的线圈之所以会产生感应电流,它的本质原因是因为变化的磁场产生了电场。

  老师:既然变化的磁场能够产生电场,那么变化的电场能否产生磁场?麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性,他相信电场与磁场的对称之美,就像奥斯特发现了电生磁之后,法拉第发现了磁生电现象一样,它大胆的假设变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场。

  老师:变化的磁场能够产生电场,变化的电场能够产生磁场。变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的电磁场。到此,麦克思维并没有停动,而是继续展开思考。如果在空间某区域内存在周期性变化的电场,那么它就会产生一个周期性变化的磁场,而这个变化的磁场又会产生变化的电场,和变化的磁场交替产生,由近及远的向周围传播。一个伟大的预言产生了,空间可能存在电磁波。我们熟悉声波和水波,声波和水波的传播都需要戒指,而电磁波的传播则不需要戒指,放在真空罩里的手机依然可以接收到信号,天问一号能从遥远的太空把照片传回,这些都说明了电磁波是可以在真空中传播的。那么电磁波是依靠什么传播的?我们通过前面的学习知道,电场和磁场本身就是一种物质,因此电磁波的传播依靠的是电场和磁场的相互激发而传播的。那么电磁波以多大的速度传播?麦克斯韦推算出一个出人意料的

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