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    類型寧夏回族自治區銀川市六盤山高級中學高中物理人教版(選修3-4)第十四章電磁波第1節電磁波的發現(共56張PPT).ppt

  • 上傳人:小香灰
  • 文檔編號:1728947
  • 上傳時間:2023-04-21
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    寧夏回族 自治區 銀川市 六盤山 高級中學 高中物理 人教版 選修 第十四 電磁波 節電 發現 56 PPT
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    第十四章 電磁波,第1節 電磁波的發現,學習目標,1知道麥克斯韋電磁場理論的基本內容。2知道電磁波的特點。3.會分析LC振蕩回路中振蕩電流的產生過程。4.知道LC電路中能量轉化情況。5.知道LC電路的周期和頻率公式,知道周期(頻率)的決定要素。重點難點:1.麥克斯韋電磁場理論的基本內容。2.LC回路振蕩過程的分析。,問題提出,電磁波看不見、摸不著,怎么知道它真實存在呢?,奧斯特電流的磁效應,法拉第電磁感應現象,科學的足跡,麥克斯韋是繼法拉第之后,集電磁學大成的偉大科學家。他依據庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發現和實驗成果,建立了第一個完整的電磁理論體系,不僅科學地預言了電磁波的存在,而且揭示了光、電、磁現象的本質的統一性,完成了物理學的又一次大綜合。這一理論自然科學的成果,奠定了現代的電力工業、電子工業和無線電工業的基礎。,一、麥克斯韋的電磁場理論要點,麥克斯韋的電磁場理論要點偉大的預言,1、變化的磁場產生電場 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光。,-法拉第的發現,問題思考,(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,線圈中還會有電場嗎?有電流嗎?有電場,無電流。(3)假如線圈不存在時,線圈所在處的空間還存在電場嗎?,電磁場理論主要結論一:,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象,跟閉合電路是否存在無關。,結論一:變化的磁場產生電場,一、麥克斯韋的電磁場理論要點,麥克斯韋的電磁場理論要點偉大的預言,2變化的電場產生磁場 既然變化的磁場能夠在空間產生電場,那么,變化的電場能不能夠在空間產生磁場?,麥克斯韋提出假設:變化的電場也相當于一種電流,也在空間產生磁場,即變化的電場在空間產生磁場。,-麥克斯韋的預言,結論二:變化的電場產生磁場,二、電磁場、電磁波,1.電磁場: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??梢?,變化的電場和變化的磁場是相互聯系的,形成一個不可分離的統一體,這就是電磁場。,二、電磁場、電磁波,2.電磁波:變化的電場和變化的磁場交替產生,由近及遠地傳播。這種變化的電磁場在空間以一定的速度傳播的過程叫做電磁波。,電磁場由產生區域向外傳播就形成了電磁波,無需介質。電磁波在真空中傳播的速度是光速。光是電磁波的一種。電磁波在空間傳播時,在任一位置上(或任一時刻)E、B、v三矢量相互垂直。電磁波是橫波。電磁波是一種物質,具有能量。具有干涉、衍射現象。,電磁波的傳播圖景分析,二、電磁場、電磁波,3.電磁波形成示意圖:,非均勻變化的磁場,變化電場,若是均勻變化,穩定磁場,不再激發,若非均勻變化,變化磁場,若是均勻變化,穩定電場,若非均勻變化,激發,激發,激發,激發,三、赫茲的電火花,麥克斯韋英年早逝,未能見到科學實驗對電磁場理論的證明。把天才的預言變成世人公認的真理,這是赫茲的功勞。,德國于1994年發行的紀念赫茲逝世100周年的郵票,三、赫茲的電火花,1.試驗裝置:,(1)連接感應圈的兩個金屬球。,(2)導線環上的兩個金屬球。,2.試驗現象:,當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時,導線環兩個小球間也跳過了火花。,3.現象解釋:,當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時,立刻產生了一個交變電磁場,形成電磁波在空間傳播,經過導線環時激發出感應電動勢,使得導線環中也產生了火花。,4.捕捉電磁波的模擬試驗:,在赫茲發現電磁波六年后,意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實現無線電傳播,并很快投人實際使用。其他利用電磁波的技術,也像雨后春筍般相繼問世。無線電報(1894年)、無線電廣播(1906年)、無線電導航(1911年)、無線電話(1916年)、短波通訊(1921年)、無線電傳真(1923年)、電視(1929年)、微波通訊(1933年)、雷達(1935年),以及遙控、遙感、衛星通訊、射電天文學它們使整個世界面貌發生了深刻的變化。后人為了紀念他,把頻率的單位定為赫茲。,STS-無線電發展史,比赫茲實驗早七年,一位叫戴維的人也接收到了電磁波信號,他隨即向英國皇家協會會長G斯托克斯匯報,但斯托克斯認為這只是普通的電磁感應現象,戴維過于迷信權威,對于這一天賜良機未與重視,使他的發現被埋沒了。,科學趣聞,生產生活中電磁波的產生及應用,核彈爆炸,1.變化的磁場產生電場,2.變化的電場產生磁場,恒定的電場周圍無磁場,恒定的磁場周圍無電場。,周期性變化的電場周圍存在同周期的磁場,周期性變化的磁場在周圍產生同周期的電場。,均勻變化的電場周圍產生恒定的磁場,均勻變化的磁場周圍產生恒定的電場。,小結:麥克斯韋的電磁場理論,1.根據麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的()A.在電場周圍一定產生磁場,在磁場周圍一定產生電場B.在變化的電場周圍一定產生變化的磁場,在變化的磁場周圍一定產生變化的電場C.均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D.振蕩的電場周圍一定產生同頻率變化的磁場,D,鞏固練習,2.下面說法中正確的是()A.恒定電流能夠在周圍空間產生穩定的磁場B.穩定電場能夠在周圍空間產生穩定的磁場C.靜止電荷能夠在周圍空間產生穩定的磁場D.變化的電場和磁場互相激發,形成由近及遠 傳播的電磁波。,鞏固練習,D,3.關于電磁場和電磁波,下列說法正確的是:()A.電磁波是橫波B.電磁波的傳播需要介質C.電磁波能產生干涉和衍射現象D.電磁波中電場和磁場處處相互垂直.,鞏固練習,ACD,電磁污染,電磁污染 基本上是兩大類:一是自然界所固有的;再就是人在利用電磁能時形成的目前在人類的生存環境中,自然界固有的電磁輻射的影響已相對較小,人為的電磁輻射的影響卻在迅速增大在我國近十幾年來電磁輻射的影響更是爆炸性的增強,“電氣煙霧”彌漫在我們周圍作為人造電磁輻射源,它還涉及很多方面,例如,廣播電臺、電視臺、雷達、導航、通信、射電天文、氣象預測、醫療設備中的電針炙、核磁共振等,宇航方面的各種飛行器等電子設備都會輻射電磁波,家庭中使用的微波爐、紅外烤箱等家用電器,也都會產生電磁輻射,生活環境中充滿了電磁波,只要是使用電的電器用品,都會放出電磁波。墻壁中看不見的電線,也會使電磁波檢測筆嗶嗶叫。所以睡覺時不要太靠近裝有電線的墻壁,以免因電磁波影響而無法好好睡一覺。而現代人人手一手機,它的電磁波其實是很強的。在電腦前撥通手機,大家往往會發現電腦螢幕閃鑠不已。又在打開的收音機前撥通手機,收音機也受到很大的干擾。,電磁污染,微波爐的微波也是很強的電磁波,有人曾經做過實驗,發現微波抑制了植物的生長!這個實驗是將4盆綠豆苗分別放入微波爐中照射微波5秒、10秒、15秒、20秒後,移出置於空曠處。另外一盆完全不照射微波做為實驗控制組。觀察這5盆綠豆芽每天的生長進度,發現不受微波照射的實驗控制組,綠豆苗生長正常。經微波照射過后的植物,只有照射5秒的一盆尚有存活力,其他一概陸續枯萎,可見微波對生物的殺傷力。雖然如此,微波過的食物仍可食入,絕不會吃進微波的!,電磁污染,另外也有人做微波使魚眼變白的實驗,將魚眼睛放入微波爐中,照射微波九秒后觀察魚眼睛的變化。發現微波使魚眼睛煮熟了。而當人的眼晴暴露在微波中,人眼晴中的水晶體也會和魚眼睛一樣變白,于是再也看不見東西了,這就是所謂的白內障。,電磁污染,手機的電磁污染危害原因:在待機狀態下,手機不斷的發射電磁波,與周圍環境交換信息。手機在建立連接的過程中發射的電磁波特別強。,電磁污染,電磁波可能造成的傷害手機釋放的電磁輻射對腦細胞的影響電磁輻射的危害會不斷累積在十至十五年后很可能出現更多因手機普及而導致的癌癥病例電磁輻射對胎兒的發育起到極大的影響。容易導致胎兒畸形和發育不良。,無線電波,紅外線,可見光,紫外線,射線,三、紅外線,750nm106nm,由英國人赫歇爾于1800年首先發現,熱效應,一切物體都在不停地輻射紅外線,物體溫度 越高,輻射的紅外線越強.熱輻射-即紅外線輻射,熱傳遞方式之一,紅外攝影、紅外遙感技術等,非接觸紅外測溫儀,紅外線遙感,紅外線檢視器是利用紅外線能穿透顏料的特性,揭示顏料層下隱藏的資料利用紅外線發射器、接收器及屏幕顯示器,油畫上炭筆初稿及已往曾經進行過的修復工作都能一一呈現于眼前,四、可見光,400nm700nm,能作用于眼睛并引起視覺,照明、攝影等,五、紫外線,5nm370nm,由德國物理學家里特于1801年首先發現的,熒光效應化學作用殺菌消毒,感光技術、醫用消毒等,畫面上可以清晰的看到錢幣上的防偽標記,返回,紫外線,注意:消毒燈、驗鈔機燈看起來是淡藍色的。這不是紫外線。紫外線看不見。消毒燈、驗鈔機燈除發出紫外線外,還發出少量紫光和藍光,X射線由德國物理學家W.K.倫琴于1895年發現,六、X射線和射線,X射線:108m1012m射線:小于1010m,電磁波具有能量,電磁波是一種物質,七、電磁波的能量,微波爐,能量的相對大小,波長/nm,400,800,1200,1600,2000,紫外線,可見光,紅外線,黃綠光,八、太陽輻射,0,陽光含有:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線太陽輻射的能量集中在可見光、紅外線、紫外線三個區域陽光中波長在5.5x10-7m的黃綠光附近,輻射的能量最強,這區域恰好是人眼最敏感,練習,下列各組電磁波,按波長由長到短排列正確的是()A.紫外線、可見光、紅外線、射線B.可見光、紅外線、紫外線、射線C.射線、紅外線、紫外線、可見光D.紅外線、可見光、紫外線、射線,電磁波譜:,電磁波的頻率范圍很廣。按電磁波的波長或頻率大小的順序把他們排列成譜,叫做電磁波譜。,可見光,(赤橙黃綠藍靛紫),紅外線,無線電波,紫外線,X射線和射線,(700nm400nm),(400nm5nm),小,大,(1mm700nm),(1mm),(5nm),可見光:,可見光的波長在700-400nm之間。,太陽光是由組成的赤橙黃綠藍靛紫七種光組成的。不同顏色的光時不同波長(頻率)范圍的電磁波,紅外線,是一種光波,比無線電波短,比可見光長。所有物體都輻射紅外線。主要作用是熱作用。人眼看不見紅外線。,利用紅外線測量體溫,紅外線主要作用是熱作用,可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感,紅外線技術的應用,注意:烤箱中的紅光,不是紅外線,紅外線是看不見的.,利用紅外線檢測人體的健康狀態,本圖片是人體的背部熱圖,透過圖片可以根據不同顏色判斷病變區域,紅外線衛星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風約克于清晨靠近香港時,中心的風眼清晰可見,無線電波,1的電磁波。用通信和廣播。微波爐用的也是無線電波。,電視塔能發射無線電波,利用微波加熱,紫外線,波長范圍在5-400nm的電磁波是紫外線。,紫外線具有較高的能量。,紫外線消毒,紫外線驗鈔,X射線和射線,波長比紫外線更短的電磁波就是X射線和射線,X射線和射線的波長很短,具有很強的穿透性。,電磁波的能量,電場是電荷周圍客觀存在的物質,磁場時客觀存在的物質,電磁波是客觀存在的物質,電磁波具有能量。,四、太陽輻射太陽輻射中含有可見光、紅外線、紫外線,同時還有X射線、射線、無線電波。太陽輻射的能量集中在可見光、紅外線和紫外線三個區域內,如下圖。波長在黃綠光附近,輻射的能量最強。,小結,一、麥克斯韋電磁場理論1變化的磁場產生電場2變化的電場產生磁場3電磁場傳播電磁波4、電磁波不需介質,以光速傳播。二、赫茲證實:1、電磁場、電磁波的存在。2、電磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等現 象,證明了電磁波與光具有相同的性質。,小結,二、電磁波譜 1、電磁波譜:按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜,叫做電磁波譜2、波長從大到小的順序:無線電波、光波(紅外線、可見光、紫外線)、X射線、射線三、電磁波的能量電磁波有能量。電磁波是一種物質。四、太陽輻射太陽輻射的能量集中在可見光、紅外線和紫外線三個區域。黃綠光附近,輻射的能量最強。,3、頻率(波長)不同的電磁波表現出作用不同 紅外線主要作用是熱作用,可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感;紫外線主要作用是化學作用,可用來殺菌和消毒;倫琴射線有較強的穿透本領,利用其穿透本領與物質的密度有關,進行對人體的透視和檢查部件的缺陷;射線的穿透本領更大,在工業和醫學等領域有廣泛的應用,如探傷,測厚或用刀進行手術,返回,
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