导入新课
无线电在生活中应用广泛
无线电通信是怎样传输信号的呢？今天我们就来学习这方面的简单知识。
第十四章电磁波电磁波的发现
教学目标
知识与能力
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。
通过了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验，体会两位科学家研
究物理问题的思想方法。
过程与方法
情感、态度与价值观
1、体验生活物理，激发学习科学知识的热情。
2、学会“数字化”学习。
教学重难点
教学重点
麦克斯韦电磁理论
电磁波的形成和电磁波的特点
教学难点
麦克斯韦电磁理论的理解
本节导航
一、麦克斯韦的生平与贡献
二、伟大的预言
三、电磁波
四、赫兹的电火花
一、麦克斯韦的生平与贡献
1、电磁波发现的背景
（1）、麦克斯韦少年时在数学上极有天赋。（2）、麦克斯韦受到法拉第巨大的激励。
（3）、前人工作的成果是麦克斯韦取得成功的基石。
2、麦克斯韦的生平
麦克斯韦是19世纪最伟大的理论物理学家，经典电磁场理论的奠基人。1831年8月31日，麦克斯韦出生于爱丁堡，童年时对自然科学产生了浓厚的兴趣。15岁时，在英国《爱丁堡皇家学会学报》上发表数学论文。1847年秋天,麦克斯韦考进了爱丁堡大学。三年后，他转入的剑桥大学。1852年，麦克斯韦又成了剑桥大学研究生，同时还参加了剑桥大学著名的斯托克斯讲座，在这两位数学大师的指点下，麦克斯韦不出三年就掌握了当时所有先进的数学方法，成为一名年轻有为的数学家。
麦克斯韦毕业后留校工作。开始了电磁学的研究。当时，电磁学在实验研究方面的四大定律（库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第电磁感应定律）已先后建立。特别是法拉第长期坚持对抗磁体的研究，并于1851年发表了《认磁力线》一文，这篇文章中蕴藏着朦胧的电磁理论的思想。这些先决条件为麦克斯韦的创造性研究准备了肥田沃土。
3、麦克斯韦的贡献
麦克斯韦于1856年、1862年、
1864年发表了三篇划时代的论文，
牢固地奠定了麦克斯韦电磁场
理论的基础。《电磁通论》在
1873年问世，这部经典著作，以
著名的方程组把电荷、电流、
电场和磁场间的普遍联系完全
统一了起来，电磁波传播的研
究和光的电磁理论是这部著作
的精髓。在物理学史上，这一
鸿篇巨著可以与牛顿的《自然
哲学之数学原理》相媲美。
《电磁通论》
麦克斯韦电磁理论在他的生前并未得到充分的重视，因为他的思想太不寻常了，德国物理学家赫兹用实验的方法证实了他电磁理论预言的所有方面，麦克斯韦的理论才得到了普遍的承认。
1、麦克斯围电磁场理论
（1）
变化的磁场产生电场
二、伟大的预言
①均匀变化的磁场产生稳定的电场E
t
O B t O
②振荡磁场产生振荡电场t B O E O t
正弦曲线振荡磁场
振荡电场E 与B 频率相同
（2）变化的电场产生磁场
①均匀变化的电场产生稳定的磁场B
t
O E t O
也论电磁波的预言及其发现过程 摘要：文章根据麦克斯韦的著作和赫兹的《综合文集》、《电波》和《回忆、书信和日记》以及相关文献，对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹实验发现电磁波的过程进行了仔细考察，指出麦克斯韦没有明确预言电磁波的存在，麦克斯韦的理论不是赫兹电磁学实验研究的直接指导思想。文章认为亥姆霍兹为普鲁士科学院所提出的1879年悬赏课题对赫兹发现电磁波起到了直接的引导作用，而电磁波的发现则主要归因于赫兹精湛的实验技能和敏锐的观察力。 麦克斯韦（Maxwell，1831—1879）建立电磁场理论和赫兹（Hertz，1857—1894）实验发现电磁波是19世纪物理学发展史上的重大事件。对麦克斯韦建立电磁场理论的过程及其思想方法和赫兹发现电磁波的过程进行深人研究是物理学史一个重要课题。国内外许多学者对此作过不同程度的探讨，但在麦克斯韦预言电磁波的问题上以及讨论和分析赫兹实验研究的指导思想、赫兹实验研究过程等方面还存在不少分歧和疑点，致使人们对麦克斯韦电磁场理论的实质和赫兹发现电磁波的过程难以获得全面、正确的认识。 有鉴于此，我们认为，有必要根据麦克斯韦的著作和赫兹论文集、日记、书信以及赫兹1887年实验笔记，结合国内外学者的相关研究成果，对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹发现电磁波的过程进行更加深人的考察，以期对这一重大科学发现的历史过程给予更为恰当的阐述，并力图澄清人们关于麦克斯韦电磁场理论和赫兹电磁学实验研究的一些模糊认识。 1、麦克斯韦预言电磁波问题的再考察 1855—1864年间，麦克斯韦发表了一系列电磁学的研究论文，建立起以方程组为核心的电磁场理论。在1861—1862年间发表的《论物理力线》一文的第三部分，麦克斯韦用数学的方法提出了位移电流的概念，并指出位移电流的大小等于电位对时间的变化率，并用方程描述了安培定律。他在1864年发表的《电磁场的动力学理论》一文中，总结出有关电磁场的九个重要的方程，而在1873年出版的《电磁通论》一书中，又给出了11个重要的方程。至此，麦克斯韦关于电磁场理论的整体框架的建立最终完成。 1862年，麦克斯韦在《论物理力线》一文的第三部分，首次提出了光的电磁学说的观点：“我们几乎不可回避这样的一个推论：光是由电磁现象引起的在同种媒质中的横波。”在1864年发表的《电磁场的动力学理论》一文的第六部分，麦克斯韦再次论述这个问题。根据静电单位和电磁单位之间的转换系数是与光速非常接近的一个数值，他指出：“这种结果的一致性似乎表明光和磁是同一种物质的属性，光是遵循电磁定律在场中传播的电磁扰动。” 在1873年出版的《电磁通论》一书的第20章第四部分，麦克斯韦导出了在无源、非导电区域的矢势传播的方程，对光的电磁学说作了更完整的论述。在《电磁通论》一书的最后，对已有电磁学理论进行了总结，麦克斯韦指出：“由此可见，所有的这些理论都引向一种媒质的观念，而传播就是在那种媒质中进行的而且我认为，如果我们采纳这种媒质作为一种假说，它就应该在我们的探索中占据一种突出的地位，而且我们就应该努力构造一种关于它的作用的一切细节的思想表象，而这就一直是我在这部著作中的目标。” 从这些论述可以看出，麦克斯韦清楚地认识到电磁扰动是以光的速度传播的。但是，这不足以说明他知道电流的源能够产生辐射。人们理所当然地认为，只要他赞同了光的电磁理论，他也就会认识到电磁辐射的存在。事实上，麦克斯韦相信光是一种电磁现象，光所遵循的规律都可以从电磁学的规律推演出来，所有这些现象都服从关于同种媒质的理论。在上述相关论著中，麦克斯韦对这个问题的论述要点可以概括如下： （l）电磁作用传播速度与光速接近； （2）光的和电磁的以大是一种相同的煤质； （3）电磁现象和光现象都是这种媒质力学状态的表现形式； （4）建立光和电磁作用传播媒质的统一理论是电磁学理论研究的重要目标。 在麦克斯韦的这些论著中，他没有明确地预言电磁波的存在。因此，我们就能够更好地理解麦克斯韦
第四节电磁波的发现及应用 一、选择题 1．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是() A．变化的电场一定能产生磁场 B．变化的磁场一定能产生变化的电场 C．恒定的电场一定能产生恒定的磁场 D．恒定的磁场一定能产生恒定的电场 2．(2020·天津市南开中学高二下学期期中)下列关于电磁波的说法，正确的是() A．电磁波只能在真空中传播 B．电场随时间变化时一定产生电磁波 C．紫外线的波长比X射线的长，它具有杀菌消毒的作用 D．电磁波的传播方向与电场方向(或磁场方向)一致 3．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是() 4．手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨手机B时，手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002。若手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨叫手机A，则() A．发出响声，并显示B的号码为12345670008 B．不发出响声，但显示B的号码为12345670008 C．不发出响声，但显示B的号码为12345670002 D．即不发出响声，也不显示号码 5．(2020·浙江省温州中学高二下学期期中)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是() A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 6．(2020·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是() A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 B．无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线 C．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D．红外线、无线电波、可见光、紫外线、γ射线、X射线 7. (2020·荆门市龙泉中学高二下学期检测)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定() A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 8．(2020·浙江绍兴一中月考)(多选)第四代移动通信技术(4G)采用1 800 MHz～2 635 MHz 频段的无线电波；2020年我国正在全面推行第五代移动通信技术(5G)，采用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是() A．5G信号和4G信号都是电磁波 B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大 C．在真空中5G信号比4G信号的波长小 D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的 9．(多选)各磁场的磁感应强度B随时间t变化的情况如图所示，其中能产生持续电磁波的是()
电磁波的发现和使用 麦克斯韦创立电磁理论后之。，1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢?最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波在动动了。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒30万千米，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。 各位读者，这赫兹何以有这样的成就?原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯，对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟，他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉，真可惜!他本是一个难得的车工啊!”欲话说心灵手巧，大凡只有手脚并用毫不偷懒才能聪明。第二，赫兹小时候学习兴趣相当广泛，他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现了惊人的才能，以致教师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼，他给父母写信说：“惰性从我的身上真正被取缔了。”读者中定有不少是渴望成才的青年，我这里就他的成才略叙几笔，或许对诸君能有一点启迪。
人教版物理选修1-1第四章第一节电磁波的发现同步训练D卷（练习） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分）国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光(频率范围很窄的高强度X射线)有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的特点属于主要因素（） A . 杀菌作用 B . 化学作用 C . 波长短 D . 能量高 【考点】 2. （2分） (2019高二上·沈阳月考) 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（） A . 恒定的电场能够产生电磁波 B . 电磁波既有纵波，又有横波 C . 电磁波从空气进入水中时，其波长变长了 D . 雷达用的是微波，是由于微波传播的直线性好，有利于测定物体的位置 【考点】 3. （2分）由于空气中CO2含量增多，导致全球气温升高，这被称为温室效应，是环境保护面临的一个重大问题，CO2对地面附近气温产生影响，主要是因为CO2气体（） A . 对射来的太阳光中的红外线有强烈的吸收作用，这就足以使全球气温升高 B . 在一昼夜中对射来的太阳光中吸收的热大于它向地球四周辐射的热，这就使CO2的温度升高，导致全球气
温升高 C . 对由地面向外辐射的红外线有强烈的吸收作用，是这些被吸收的热使大气温度升高 D . 强烈吸收由地面向外辐射的红外线，又向各方向辐射红外线，其中约一半向地面辐射，从而使地面附近气温升高 【考点】 4. （2分）关于电磁波的性质和用途，下列说法正确的是（） A . 微波宜用地波传播 B . 无线电选台的过程就是调制 C . 在广播电视中，声音和图象信号可以利用电磁波传递 D . 真空中电磁波的传播速度对不同惯性参考系是不同的 【考点】 5. （2分）下列关于电磁波的正确认识有 A . 在真空中电磁波的传播速度跟光速相等； B . 赫兹预言了电磁波的存在，20多年后麦克斯韦用实验证实。 C . 电磁波和机械波都依靠介质来传播； D . 只要空间某个区域存在电场和磁场，就能产生电磁波。 【考点】 6. （2分）(2019·荆门模拟) 电磁波在传播过程中，保持不变的物理量是（） A . 频率
人教版物理高中二选修3－4 14.1电磁波的发现同步练习D卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题： (共15题；共30分) 1. （2分） (2017高二下·绵阳期中) 关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是（） A . 变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场 B . 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 C . 无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波 D . 紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 【考点】 2. （2分） (2017高二下·曲周期末) 以下说法中不正确的是（） A . 简谐运动中回复力总指向平衡位置 B . 太阳光是偏振光 C . 电磁波是横波，它的传播不需要介质 D . 家电的遥控器是利用红外线的遥感 【考点】 3. （2分） (2020高二上·嘉定月考) 下列波中，不属于电磁波的是（） A . X射线 B . 红外线 C . 超声波
D . γ射线 【考点】 4. （2分）磁卡的词条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡 时，在线圈中产生感应电动势．其E﹣t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E﹣t关系可能是（） A . B . C . D . 【考点】 5. （2分）下列关于电磁场理论的说法，正确的是（） A . 变化的磁场产生电场
B . 电磁场理论是由法拉第提出的 C . 安培用实验验证了电磁场理论 D . 电磁场就是空间内有稳定的电场和磁场 【考点】 6. （2分） (2019高二下·绵阳期末) 关于电磁波，下列说法正确的是（） A . 只要有周期性变化的电场，就可以形成电磁波 B . 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 C . 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D . 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输 【考点】 7. （2分）下列说法中正确的是（） A . 在电场周围一定存在磁场 B . 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 C . 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播形成电磁波 D . 以上说法都不对 【考点】 8. （2分）关于电磁波，下列说法正确的是 A . 雷达是用X光来确定物体位置的设备
第4节电磁波的发现及应用 1．(2020·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是( A ) A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 B．无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线 C．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D．红外线、无线电波、可见光、紫外线、γ射线、X射线 解析：根据电磁波谱，按频率由小到大，排列顺序正确的是选项A。 2. (2020·荆门市龙泉中学高二下学期检测)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定( C ) A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 解析：地面呈现的圆形黑影，说明该溶液对可见光是不透明的；温度计示数明显上升，由于红外线有显著的热作用，所以说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，故选项C 正确，ABD错误。 3．(2020·浙江绍兴一中月考)(多选)第四代移动通信技术(4G)采用1 800 MHz～2 635 MHz 频段的无线电波；2020年我国正在全面推行第五代移动通信技术(5G)，采用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( AC ) A．5G信号和4G信号都是电磁波 B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大 C．在真空中5G信号比4G信号的波长小 D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的 解析：5G和4G信号都是电磁波，A正确；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号在真空中的传播速度相同，B错误；根据题意，在真空中5G信号比4G信号的频率大，结合c＝λf可知，5G信号比4G信号的波长小，C正确；根据麦克斯韦电磁场理
第十三章电磁感应与电磁波初步 13.4 电磁波的发现及应用 一、单选题： 1.建立完整的电磁场理论，并首先预言电磁波存在的科学家是( ) A．法拉第 B．奥斯特 C．赫兹 D．麦克斯韦 【答案】D 【解析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹证实了麦克斯韦预言的正确性 2.根据麦克斯韦电磁理论可知( ) A．电场在其周围空间一定产生磁场 B．磁场在其周围空间一定产生电场 C．变化的电场在其周围空间一定产生磁场 D．变化的磁场在其周围空间一定产生变化的电场 【答案】C 【解析】稳定的电场不产生磁场，稳定的磁场也不产生电场．故A、B错误．变化的电场一定产生磁场．故C正确．变化的磁场不一定产生变化的电场，若磁场均匀变化，产生稳定的电场．故D错误 3.关于磁场，下列说法正确的是( ) A．电荷周围一定存在磁场 B．电流周围一定存在磁场 C．电荷在磁场中一定要受到磁场力 D．电流在磁场中一定要受到磁场力 【答案】B 【解析】运动的电荷周围一定存在磁场，静止的电荷周围不会产生磁场，故A错误；电荷的定向移动形成电流，则电流周围一定存在磁场；故B正确；若是静止电荷在磁场中
或电荷的运动方向与磁场平行，不受到磁场力，故C错误；电流方向与磁场方向平行时，不受磁场力，故D错误 4.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( ) A．在变化的电场周围空间内一定存在和它相联系的磁场 B．在恒定电流周围的空间内一定存在和它相联系的磁场 C．在变化的磁场周围空间内一定存在和它相联系的变化电场 D．电磁场中感应电场与感应磁场相互垂直分布 【答案】D 【解析】变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场，C错误 5.太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段( ) A．无线电波 B．紫外线 C． X射线 D．γ射线 【答案】A 【解析】电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确 6.在电磁波谱中．频率最高的是( ) A．无线电波 B．紫外线 C．红外线 D．γ射线
4 电磁波的发现及应用 『学习目标』 1．了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念.2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系.3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量． 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 (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，电路中会产生感应电流．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，也同样要在空间产生电场． (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． 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体． 3．电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． (2)电磁波的特点 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．即光是以波动形式传播的一种电磁振动． (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率． 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s. 二、电磁波谱与电磁波的能量 1．电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱． (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、
γ射线． (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输． ②红外线：用于加热理疗等． ③可见光：照亮自然界，也可用于通信． ④紫外线：用于灭菌消毒． ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞． 2．电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量． (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质． 判断下列说法的正误． (1)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场．(×) (2)电磁波在空气中可以传播，在真空中不能传播．(×) (3)光在真空中的速度与电磁波在真空中的速度相同，光是一种电磁波．(√) (4)无线电波、可见光、红外线、紫外线都属于电磁波．(√) 一、麦克斯韦电磁场理论 1．变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也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． 3．振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场． 4．周期性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． (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．变化的电场和稳定的磁场相互关联，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 『答案』AB 『解析』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
电磁波的发现 教学目标 1.了解电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献； 2.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性； 3.体会赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。领会发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法。 教学重点与难点 重点：了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义 难点：知道变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 进行新课： 新课导入：科学家们设想，为了进一步地开发利用太阳能，建设太空太阳能发电站，将发电站发射到同步轨道上，展开巨大的太阳能电池板，接收太阳能发电。发出的电要怎样才能输送到地球上呢？ 一、变化的磁场产生电场 实验为证 如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡 发光 讨论: ①如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流电场吗?（有 电场,无电流） ②线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗?（有） ③若改成恒定的直流电,还有电场吗? （无） 麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在 说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场) 二、变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设: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 根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场 理解: (1) 电场均匀变化产生稳定磁场 (2) 非均匀变化产生变化磁场 麦克斯韦电磁场理论的理解: ①恒定的电场不产生磁场 ②恒定的磁场不产生电场 ③均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 ④均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场 ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场 电场和磁场的变化关系 电磁波 1电磁场:如果在空间某区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,…… 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场 2电磁波 电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 电磁波的特点: (1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度 B做正弦规律,二者相互垂直,均与波 的传播方向垂直 (2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同. v=λf (3) 电磁波具有波的特性 电磁波的实验证明 赫兹的电火花实验 赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.他还测量出电磁 波和光有相同的速度.这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁理论 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波 例1．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 答案AB 解析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正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、
电磁波的发现物理 电磁波的发现物理课件 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。 2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。 3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 过程： 一、伟大的预言 说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于场和力线的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦：你不应停留在数学解释我的观点，而应该突破它。 说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。 说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么
会产生感应电流呢?一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律 说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。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呢?麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。 问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。 二、电磁波 问：在机械波的横波中，质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?（两者垂直） 说明：根据麦克斯韦的理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直，电磁波是横波。 问：电磁波以多大的速度传播呢?（以光速C传播） 问：在机械波中是位移随时间做周期性变化，在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?（电场强度E和磁感应强度B） 三、赫兹的电火花
电磁波的发现课件 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。 2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。 3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 过程： 一、伟大的预言 说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦：“你不应停留在数学解释我的观点”，而应该突破它。 说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁
场理论。 说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么会产生感应电流呢？一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律 说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。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呢？麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。 问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场？（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化） 说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。 二、电磁波
高中物理学案：电磁波的发现及其应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生机理.2.知道电磁波的特点，知道电磁场的物质性.3.了解电磁波的应用及其带来的影响.4.知道光是一种电磁波，知道光的能量的不连续性. 科学态度与责任：1.了解麦克斯韦在物理学发展中的贡献，体会其研究物理问题的方法.2.了解电磁波在现代生活中的应用，激发热爱科学、献身科学的热情. 一、麦克斯韦伟大的预言 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，也同样要在空间产生电场. 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. 二、电磁波 1.电磁波的产生：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 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. 3.电磁波的波速 (1)波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率. 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. (2)电磁波在真空中的传播速度c＝3.00×108 m/s. 三、电磁波谱 1.按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱. 2.不同波长电磁波的特性 (1)无线电波 波长大于1mm(频率小于300GHz)的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和广播. (2)红外线 ①红外线是一种光波，它的波长比无线电波的波长短，比可见光长. ②所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强.我们看不见红外线. ③利用红外线遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮. (3)可见光 可见光的波长在400～760nm之间. (4)紫外线 波长范围在5～370nm的电磁波是紫外线.可以利用紫外线灭菌消毒.人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康.在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施. (5)X射线和γ射线 波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变.X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官. 波长最短的电磁波是γ射线，它具有更高的能量.在医学上可以治疗某些癌症，还可用于探测金属部件内部的缺陷.
电磁波的发现与应用 目录 1.摘要 (2) 2.电磁波的发现 (2) 2.1麦克斯韦预言电磁波的存在 (2) 2.2赫兹证明电磁波的存在 (2) 3.电磁波的应用 (2) 3.1马可尼：现代通信之父 (2) 3.2电磁波于生活中的应用 (3) 4.电磁波的发展 (4) 4.1发展前景及展望 (4)
1.摘要 在现在的社会生活中有许多东西变成我们必不可少的生活永品，然而这些对于以前的我们而言是不可想象的,电磁波的发现和应用就说明了这一点。在我们的生活中电磁波在很多方面发挥着作用，如通信、各种电器的遥控装置、微波炉。这些对我们的生活都有着深远的影响，但是一切都有双面性电磁波也是一样的，电磁波以一种看不见摸不着的形式存在于我们的身边，作为一种能量它必然遵循能量守恒的原则消耗之后以各种形式存在于我们身边这些人为制造的能量危害着我们引起热效应、非热效应和积累效应。 关键词：发现应用生活帮助危害 2.电磁波的发现 2.1麦克斯韦预言电磁波的存在 麦克斯韦通过对电磁学的研究而得到的电磁学的基本方程,麦克斯韦方程组表明,空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场,而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。这理论所宣告的一个直接的推论在科学史上具有重要意义,即预言了电磁波的存在。交变的电磁场以光速和横波的形式在空间传播,这就是电磁波;光就是一种可见的电磁波。麦克斯韦方程还说明,电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化,并可证明电微波在以太(即真空)中传播的速度,等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合,而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波,这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。 2.2赫兹证明电磁波的存在 麦克斯韦创立电磁理论后之。，1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢?最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波存在。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒30万千米，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。 3.电磁波的应用 3.1马可尼：现代通信之父 马可尼1874年4月25日出生在意大利的波伦那。在赫兹去世后致力于电磁波应用研究，在1895年9月的一天,意大利波伦亚省蓬泰基奥的一个小山丘上响起了历史上最重要的一声枪响,但是这一枪并没有伤害到任何人。这位向空中
人教版物理选修1-1第四章第一节电磁波的发现同步训练A卷（精编）姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分）(2018·宁波模拟) 各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（） A . γ射线、紫外线、可见光、红外线 B . γ射线、红外线、紫外线、可见光 C . 紫外线、可见光、红外线、γ射线 D . 红外线、可见光、紫外线、γ射线 【考点】 2. （2分）下列技术中哪些不是随信息化时代应运而生的（） A . 传感技术 B . 无线电技术 C . 通信技术 D . 计算机技术 【考点】 3. （2分）下列关于电磁波的正确认识有 A . 在真空中电磁波的传播速度跟光速相等； B . 赫兹预言了电磁波的存在，20多年后麦克斯韦用实验证实。 C . 电磁波和机械波都依靠介质来传播；
D . 只要空间某个区域存在电场和磁场，就能产生电磁波。 【考点】 4. （2分）无线通信设备如手机和广播发射系统在给人们生活带来极大便利的同时，对人们的身心健康也造成危害，这种危害其实是由于下列哪种污染造成的 A . 声音污染 B . 电磁污染 C . 大气污染 D . 大气臭氧破坏引起温室效应的污染 【考点】 5. （2分）(2019·荆门模拟) 电磁波在传播过程中，保持不变的物理量是（） A . 频率 B . 波长 C . 振幅 D . 波速 【考点】 6. （2分）关于电磁波传播速度的表达式，下述结论中正确的是（） A . 波长越大，传播速度就越大 B . 频率越高，传播速度就越大 C . 发射能量越大，传播速度就越大
第1讲电磁波的发现 [目标定位] 1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场.了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法. 一、伟大的预言 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，也同样要在空间产生电场. 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. 想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？ 答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场. 二、电磁波 1.电磁波的产生：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电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 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. 想一想空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 图4－1－1 答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波. 三、赫兹的电火花 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. 想一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？ 答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在. 一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.变化的磁场产生电场 如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在. 图4－1－2 注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的. 2.变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).
电磁波的发现及应用 【教学目标】 1．了解电磁波的产生与传播。 2．知道光是一种电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度。 3．知道波长与频率、波速的关系。 4．认识电磁波谱。 5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。 【教学重难点】 电磁波的产生与传播，理解磁场与电场之间的关联。 【教学过程】 一、新课导入 教师：古人都渴望顺风耳千里眼，而现今故事已经成为现实，人与人之间的交流也是越来越便捷。（展示图片）大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？ 学生回答：无线电波。 教师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。 那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？今天我们就来认识一下电磁波。 二、新课教学 （一）麦克斯韦电磁场理论 教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。 麦克斯韦（James Clark Maxwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。1831年6月13日生于英国爱丁堡。他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作。1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世。