麦克斯韦的电磁场理论电子教案

《麦克斯韦电磁场理论》学历案一、学习目标1、理解麦克斯韦电磁场理论的基本概念和主要内容。

2、掌握麦克斯韦方程组的表达式及其物理意义。

3、了解麦克斯韦电磁场理论对电磁波的预言以及电磁波的产生和传播。

4、认识麦克斯韦电磁场理论在现代科技中的重要应用。

二、学习重难点1、重点（1）麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。

（2）麦克斯韦方程组的物理意义和应用。

2、难点（1）对变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场的理解。

（2）电磁波的产生和传播机制。

三、知识链接1、静电场和恒定磁场的基本规律（1）库仑定律：描述真空中两个静止点电荷之间的作用力。

（2）高斯定理：描述静电场中电场强度的通量与电荷分布的关系。

（3）安培环路定理：描述恒定磁场中磁感应强度的环流与电流的关系。

2、法拉第电磁感应定律：揭示了磁通量变化与感应电动势之间的关系。

四、学习过程1、麦克斯韦电磁场理论的提出背景在 19 世纪中叶，人们对电磁现象的认识主要基于库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律等实验定律。

然而，这些定律都是孤立地描述电场或磁场的某一方面，无法解释一些复杂的电磁现象。

麦克斯韦在总结前人工作的基础上，凭借其敏锐的洞察力和卓越的数学才能，提出了统一的电磁场理论。

2、麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设（1）变化的磁场产生电场这一假设是对法拉第电磁感应定律的推广。

法拉第电磁感应定律指出，当通过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势和感应电流。

麦克斯韦进一步指出，即使没有闭合回路，变化的磁场也会在其周围空间激发电场。

例如，一个变化的磁场穿过一个静止的环形导体，即使导体没有构成回路，导体中的自由电子也会在电场的作用下发生定向移动，从而产生感应电动势。

（2）变化的电场产生磁场这一假设是麦克斯韦的创新之处。

当时的实验还没有直接证实这一假设，但麦克斯韦通过理论分析和数学推导，坚信这一假设的正确性。

例如，在电容器充电和放电过程中，电容器极板间的电场是变化的，麦克斯韦认为这种变化的电场会在周围空间产生磁场。

《大学物理》教案二〇一五年三月第10章 电磁场理论内容：全电流定律麦克斯韦方程组10.1全电流定律10.1.1位移电流麦克斯韦对电磁场的重大贡献的核心是位移电流的假说。

位移电流是将安培环路定理运用于含有电容器的交变电路中出现矛盾而引出的。

我们知道，在稳恒电流中传导电流是处处连续的，磁场与传导电流之间满足安培环路定理0i L i d I μ⋅=∑⎰B l 电流是稳恒的，所以∑i I 应该是穿过以该闭合回路L 为边界的任意形状曲面S 的传导电流。

在非稳恒条件下，安培环路定理是否还成立？对于S 1曲面，因有传导电流穿过该曲面，故应用安培环路定理I l B 0L d μ=•⎰ 而对于S 2面来说，因没有传导电流通过S 2，因此有0d L=•⎰l B 可见，在非稳恒电流的磁场中，把安培环路定理应用到以同一闭合回路L 为边界的不同曲面时，得到完全不同的结果。

也就是说安培环路定理在非稳恒的情况下不适用了。

麦克斯韦注意到了安培环路定理的局限性，他注意到电容器充放电时，极板间虽无传导电流，却存在着变化的电场。

麦克斯韦在仔细审核了安培环路定理后，肯定了电荷守恒定律，对安培环路定理作了修改。

为了解决电流不连续的问题，麦克斯韦提出了位移电流的假设，把变化的电场视为电流，称为“位移电流”。

电容器充放电时，设t 时刻A 极板电荷为＋q ，电荷密度为＋σ，B 极板电荷为－q ，电荷密度为－σ，极板面积为S ，则导线中传导电流为图10-2 位移电流()dt d S dt S d dt dq I c σσ===dtd dt dqS I j c c σ===S dtd S dt dq S I j c c σ=== 在电容器充放电过程中，板上的电荷面密度为σ，两极板之间的电位移矢量大小D=σ和电位移通量DS D =Φ都是变化的，电位移通量对时间的变化率就称为“位移电流”I d ，即()c D d I dtd S dt dD S dt DS d dt d I ====Φ=σ dtdD j d = dt dD j d =（10-2） 麦克斯韦称I d 为位移电流强度，称j d 为位移电流密度。

《大学物理》教案二〇一五年三月第 10 章电磁场理论内容：全电流定律麦克斯韦方程组10.1 全电流定律10.1.1 位移电流麦克斯韦对电磁场的重大贡献的核心是位移电流的假说。

位移电流是将安培环路定理运用于含有电容器的交变电路中出现矛盾而引出的。

我们知道，在稳恒电流中传导电流是处处连续的，磁场与传导电流之间满足安培环路定理B dl 0I iL i电流是稳恒的，所以I i应该是穿过以该闭合回路L为边界的任意形状曲面S 的传导电流。

在非稳恒条件下，安培环路定理是否还成立？对于 S1曲面，因有传导电流穿过该曲面，故应用安培环路定理IB ? dl 0L而对于 S2面来说，因没有传导电流通过 S2，因此有B ? dl 0L可见，在非稳恒电流的磁场中，把安培环路定理应用到以同一闭合回路L 为边界的不同曲面时，得到完全不同的结果。

也就是说安培环路定理在非稳恒的情况下不适用了。

麦克斯韦注意到了安培环路定理的局限性，他注意到电容器充放电时，极板间虽无传导电流，却存在着变化的电场。

麦克斯韦在仔细审核了安培环路定理后，肯定了电荷守恒定律，对安培环路定理作了修改。

为了解决电流不连续的问题，麦克斯韦提出了位移电流的假设，把变化的电场视为电流，称为“位移电流”。

电容器充放电时，设t时刻A 极板电荷为＋q，电荷密度为＋，B极板电荷为－ q，电荷密度为－，极板面积为S，则导线中传导电流为图 10-2 位移电流I c dq d S Sd dt dt dtI c dqdj c dtS S dtI c dqdj c dtS dtS在电容器充放电过程中，板上的电荷面密度为，两极板之间的电位移矢量大小 D= 和电位移通量 D DS 都是变化的，电位移通量对时间的变化率就称为“位移电流” I d，即I d d D d DS dD dI cdt dtS SdtdtdDj ddtj ddD（ 10-2 ）dt麦克斯韦称 I d为位移电流强度，称 j d为位移电流密度。

第3章 3.1 麦克斯韦的电磁场理论+3.2 电磁波的发现3.1 麦克斯韦的电磁场理论3.2 电磁波的发现学习目标知识脉络1.理解麦克斯韦电磁理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系与区别，以及电磁波的特点.(重点)2.了解麦克斯韦理论在物理发展史上的意义.3.了解LC振荡电路中电磁振荡的产生过程.(难点)4.了解电磁振荡的周期和频率，会求LC电路的周期和频率.(重点)麦克斯韦电磁场理论[先填空]1.英国物理学家麦克斯韦创立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在.2.变化的磁场产生电场不均匀变化的磁场产生变化的电场；均匀变化的磁场产生稳定的电场.3.变化的电场产生磁场不均匀变化的电场产生变化的磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场.4.电磁场理论——伟大的丰碑(1)不均匀变化的磁场和电场相互耦连，形成不可分离的统一的电磁场.(2)变化的电场与变化的磁场相互激发，由近及远地向周围空间传播，就形成了电磁波.麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在.(3)在电磁波的传播过程中，电场和磁场方向相互垂直并都垂直于传播的方向，即电磁波是横波.(4)电磁波在真空中的传播速度等于光速.[再判断]1.变化的电场一定产生变化的磁场.(×)2.恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场.(×)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E.磁场周围一定存在电场【解析】【答案】ABC2.根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是()A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B.工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场C.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场D.电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直E.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场【解析】教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的振荡电流，在其周围产生振荡磁场和电场，故选项A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，故选项C错误；电磁波是横波，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，故选项D正确.均匀变化的电场周围会产生恒定不变的磁场，E错误.【答案】ABD3.如图3-1-1所示，在变化的磁场中放置一个闭合线圈.图3-1-1(1)你能观察到什么现象？(2)这种现象说明了什么？【解析】(1)灵敏电流计的指针发生偏转，有电流产生.(2)变化的磁场产生了电场，使闭合线圈的自由电荷发生了定向运动而形成了电流.【答案】见解析判断是否产生电场或磁场的技巧1.变化的电场或磁场能够产生磁场或电场.2.均匀变化的场产生稳定的场.3.非均匀变化的场产生变化的场.4.周期性变化的场产生同频率的周期性变化的场.5.稳定不变的场不能产生新的场.赫兹实验与电磁振荡[先填空]1.赫兹实验(1)实验分析和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花.这个导线环实际上是电磁波的检测器.(2)实验结论赫兹实验证实了电磁波的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性.2.电磁振荡(1)振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流.(2)振荡电路：能够产生振荡电流的电路.最基本的振荡电路为LC振荡电路.(3)电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程.(4)电磁振荡的周期与频率①周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间.②频率：1 s内完成周期性变化的次数.振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率分别叫做固有周期、固有频率.③周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.[再判断]1.在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能.(√)2.电容器放电完毕，电流最大.(√)3.L和C越大，电磁振荡的频率越高.(×)[后思考]1.在LC振荡电路一次全振动的过程中，电容器充电几次？它们的充电电流方向相同吗？【提示】充电两次，充电电流方向不相同.2.在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？【提示】放电刚结束时，电场能全部转化成了磁场能.[核心点击]1.各物理量变化情况一览表时刻(时间)工作过程q E i B 能量0→T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B mE电→E磁T 4→T2充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电T 2→3T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B mE电→E磁3T4→T 充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电2.(如图3-1-2所示)图3-1-23.板间电压u、电场能E E、磁场能E B随时间变化的图像(如图3-1-3所示)图3-1-3u、E E规律与q-t图像相对应；E B规律与i-t图像相对应.4.分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能E E是同步变化的，即：q↓→E↓→E E↓(或q↑→E↑→E E↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B也是同步变化的，即：i↓→B↓→E B↓(或i↑→B↑→E B↑)(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E E与线圈中的三个物理量i、B、E B是同步异向变化的，即q、E、E E同时减小时，i、B、E B同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、E E↑同步异向变化,i、B、E B↓.注意：自感电动势E的变化规律与q-t图像相对应.4.LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图3-1-4所示，则下列说法正确的是()图3-1-4A.若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B.若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C.若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D.若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大E.若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流增大【解析】本题考查各物理量发生变化的判断方法.由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对，E错.故正确答案为B、C、D.【答案】BCD5.如图3-1-5所示，LC电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz 变为1 400 Hz，则把电容________到原来的________.图3-1-5【解析】由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的12，由T＝2πLC，L不变，当C＝14C0时符合要求.【答案】减小1 46.如图3-1-6所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a极板上电荷量q随时间变化的图像(q为正值表示a极板带正电).图3-1-6【解析】开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T4时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此T4时间里，电容器下极板b带正电，所以此T4时间内，a极板带负电，由0增为最大.【答案】LC振荡电路充、放电过程的判断方法1.根据电流流向判断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程.2.根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁场B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程.3.根据能量判断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电.电磁波的发射和电磁波的特点[先填空]1.发射条件有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：第一，要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大；第二，应采用开放电路，振荡电路的电场和磁场必须分散到足够大的空间.2.电磁波的特点(1)电磁波中的电场E与磁场B相互垂直，而且二者均与波的传播方向垂直.因此电磁波是横波.(2)电磁波在真空中的传播速度等于光速c，光的本质是电磁波.(3)电磁波具有波的一般特征，波长(λ)、周期(T)或频率(f)与波速(v)间关系为v＝λT＝λf.(4)电磁波和其他波一样也具有能量，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.[再判断]1.振荡频率足够高的开放电路才能发射电磁波.(√)2.电磁波的传播速度等于光速c.(×)3.电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播.(√)[后思考]1.怎样才能形成开放电路?【提示】在振荡电路中，使电容器变成两条长的直导线，一条深入高空成为天线，另一条接入地下成为地线，形成开放电路.2.雷雨天气，从调至中波段的收音机中，会不断地传出很响的“咔嚓”声，这是为什么？【提示】雷雨天形成闪电时会发出很强的电磁波，收音机接收到后会感应出电流，引起扬声器发出声响，形成很响的“咔嚓”声.[核心点击]1.机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：①都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象；②都满足v＝λT＝λf；③波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变.2.电磁波与机械波的区别电磁波机械波不同点本质电磁现象力学现象产生机理由电磁振荡产生由机械振动产生周期性变化的量场强E与磁感应强度B随时间和空间作周期性变化质点的位移x、加速度a随时间和空间作周期性变化波的性质横波即有横波，又有纵波传播介质不需要介质，可在真空中传播只能在弹性介质中传播速度特点由介质和频率决定仅由介质决定A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D.机械波只有横波E.电磁波只有纵波【解析】机械波和电磁波有相同之处，也有本质区别，但v＝λf都适用，A说法对；机械波和电磁波都具有干涉和衍射现象，B说法对；机械波的传播依赖于介质，电磁波可以在真空中传播，C说法对；机械波有横波和纵波，而电磁波是横波，D、E说法错.【答案】ABC8.下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A.电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC.电磁波由真空进入介质传播时，波长变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象E.电磁波具有波的一切特征【解析】电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108m/s，故B项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故E项正确，D项不正确.【答案】ACE电磁波的特点1.电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象.2.电磁波是横波.在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直.3.电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能.第 11 页。

电磁场与电磁波电子教案第一章：电磁场与电磁波概述1.1 电磁场的概念电场和磁场的定义电磁场的性质和特点1.2 电磁波的产生和传播电磁波的定义和特点麦克斯韦方程组与电磁波的产生电磁波的传播特性1.3 电磁波的分类和应用无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的特点和应用电磁波谱的概述第二章：电磁场的基本方程2.1 电场和磁场的基本方程高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培定律的表述边界条件和解的存在性2.2 波动方程和传播特性电磁波的波动方程波的传播方向、波速和波长之间的关系横波和纵波的特性2.3 电磁场的能量和辐射电磁场的能量密度和能量流密度辐射阻力和辐射功率天线辐射和接收的原理第三章：电磁波的传播和散射3.1 均匀介质中的电磁波传播均匀介质中电磁波的传播方程电磁波的传播速度和相位常数电磁波的极化特性3.2 非均匀介质中的电磁波传播非均匀介质中电磁波的传播方程非均匀介质对电磁波传播的影响波的折射、反射和透射3.3 电磁波的散射散射现象的定义和分类散射方程和散射矩阵散射cross section 和散射截面第四章：电磁波的辐射和接收4.1 电磁波的辐射辐射现象的定义和分类天线辐射的原理和特性辐射阻力和辐射功率的计算4.2 电磁波的接收接收天线和接收电路的设计与分析噪声和信号的接收与处理接收灵敏度和信噪比的计算4.3 电磁波的应用无线通信和广播技术雷达和声纳技术医学成像和治疗技术第五章：电磁波的数值方法和计算5.1 电磁波的数值方法概述数值方法的定义和特点常见数值方法的原理和应用5.2 有限差分时域法（FDTD）FDTD方法的原理和算法FDTD模型的建立和求解过程FDTD法的应用实例5.3 有限元法（FEM）FEM方法的原理和算法FEM模型的建立和求解过程FEM法的应用实例第六章：电磁波的测量与实验技术6.1 电磁波测量概述电磁波测量的目的和意义电磁波测量方法和技术6.2 电磁波的发射与接收实验实验设备的组成和功能发射与接收实验的步骤和注意事项实验数据的处理与分析6.3 电磁波的反射与折射实验实验设备的组成和功能反射与折射实验的步骤和注意事项实验数据的处理与分析第七章：电磁波在特定介质中的传播7.1 电磁波在均匀介质中的传播均匀介质中电磁波的传播特性电磁波在导体和绝缘体中的传播7.2 电磁波在非均匀介质中的传播非均匀介质中电磁波的传播特性电磁波在多层介质中的传播7.3 电磁波在复杂介质中的传播复杂介质中电磁波的传播特性电磁波在生物组织、大气等介质中的传播第八章：电磁波的应用技术8.1 无线通信与广播技术无线通信与广播系统的工作原理调制与解调技术信号传输与接收技术8.2 雷达与声纳技术雷达与声纳系统的工作原理脉冲信号处理与距离测量目标识别与跟踪技术8.3 医学成像与治疗技术医学成像技术的工作原理与应用磁共振成像（MRI）与X射线成像电磁波在医学治疗中的应用第九章：电磁波的防护与安全9.1 电磁波的防护原理电磁波防护的方法与技术电磁屏蔽与吸收材料的应用电磁防护材料的研发与评价9.2 电磁波的安全标准与规范电磁波辐射的安全限值与标准电磁兼容性与电磁干扰控制电磁波辐射的环境影响与监管9.3 电磁波防护与安全的实际应用电磁波防护在电子设备与通信系统中的应用电磁波防护在医疗与生物领域的应用电磁波防护在日常生活与工作中的应用第十章：电磁波的展望与未来发展趋势10.1 电磁波技术在通信领域的展望5G与6G通信技术的发展趋势量子通信与卫星通信技术的应用无线充电与智能物联网技术的发展10.2 电磁波技术在科研领域的展望电磁波在暗物质探测与宇宙观测中的应用电磁波技术在材料科学与环境工程中的应用电磁波技术在生物医学与基因工程中的应用10.3 电磁波技术在社会生活中的影响电磁波技术对人类生活的影响与改变电磁波技术在教育与娱乐领域的应用电磁波技术在智能家居与交通工具中的应用重点和难点解析第一章中电磁场的概念和电磁波的产生传播是基础，需要重点关注电磁场的性质和特点，以及麦克斯韦方程组与电磁波产生的关系。

4 电磁波的发现及应用教学目标1.知道麦克斯韦的电磁场理论。

2.了解电磁波的产生过程，知道赫兹通过实验捕捉到了电磁波。

3.知道电磁波谱，了解不同频率电磁波的应用。

4.知道电磁波的物质性，知道电磁波具有能量，了解电磁波通信对人们生活的影响。

教学重难点教学重点1.麦克斯韦电磁场理论。

2.电磁波谱的认识。

教学难点电磁波产生过程的认识。

教学准备多媒体课件教学过程新课引入电磁波为信息的传递插上了翅膀，广播、电视、移动通信等方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。

问题那么，电磁波是怎样发现的呢？讲授新课一、电磁场教师活动：介绍英国物理学家麦克斯韦。

1856年，发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。

这篇论文仅限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有引导到新的结果。

1862年，发表了第二篇论文《论物理力线》。

发展了法拉第的思想，扩充到变化的磁场产生电场，而且大胆假设：变化的电场产生磁场，并预言了电磁波的存在。

1873年，出版了科学名著《电磁理论》，系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。

教师活动：下面我们定性的介绍麦克斯韦关于电磁场的一些观点。

1.变化的磁场产生电场这是法拉第的电磁感应现象。

麦克斯韦：变化的磁场在空间产生了电场，电路中的自由电荷在电场的作用下定向移动，形成了感应电流，电场。

变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律。

恒定的磁场不产生电场均匀变化的磁场产生恒定的电场周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场非均匀变化的磁场产生变化的电场麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。

他大胆的假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场。

2.变化的电场产生磁场恒定的电场不产生磁场均匀变化的电场产生恒定的磁场周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场非均匀变化的电场产生变化的磁场按照这个理论，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二、电磁波1.伟大的预言麦克斯韦推断：如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么它就在空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。

《麦克斯韦的电磁场理论》讲义在探索物理学的奇妙世界时，麦克斯韦的电磁场理论无疑是一座璀璨的里程碑。

这一理论不仅深刻地改变了我们对电磁现象的理解，还为现代通信、电子技术等众多领域奠定了坚实的基础。

要理解麦克斯韦的电磁场理论，首先得从电磁现象的早期研究说起。

在麦克斯韦之前，库仑、奥斯特、安培和法拉第等科学家已经在电磁学领域做出了重要的贡献。

库仑定律描述了电荷之间的静电力，奥斯特发现了电流的磁效应，安培进一步研究了电流与磁场之间的关系，而法拉第则提出了电磁感应定律。

然而，这些成果还只是分散的知识点，没有形成一个统一的理论框架。

直到麦克斯韦的出现，他凭借着卓越的数学才能和深刻的物理洞察力，将这些看似孤立的电磁现象整合到了一个统一的电磁场理论中。

麦克斯韦电磁场理论的核心是一组四个方程，通常被称为麦克斯韦方程组。

这四个方程分别描述了电场的高斯定律、磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培麦克斯韦定律。

电场的高斯定律表明，通过一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。

简单来说，就是电荷会产生电场，电场线从正电荷出发，终止于负电荷。

磁场的高斯定律指出，通过一个闭合曲面的磁通量总是为零。

这意味着，不存在单独的磁荷（磁单极子），磁力线总是闭合的。

法拉第电磁感应定律大家应该比较熟悉，它说的是当通过一个闭合回路的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势。

这个定律解释了发电机的工作原理，也是电磁学中非常重要的一个定律。

安培麦克斯韦定律则将安培定律进行了扩展。

安培定律原本描述的是电流产生磁场的情况，而麦克斯韦加入了一个位移电流的概念。

位移电流并不是真正的电流，而是变化的电场产生的一种等效电流。

这一概念的引入使得安培定律在非恒定电流的情况下也能成立。

麦克斯韦方程组不仅能够解释已知的电磁现象，还预言了电磁波的存在。

根据方程组，麦克斯韦计算出了电磁波的传播速度，发现它与当时已知的光速非常接近。

于是，他大胆地提出光就是一种电磁波。

编制人：刘方毅审核人：王孝宏日期：2013.5.22 编号：023 班级：姓名：组别：评价：3.1麦克斯韦的电磁场理论学习目标：1．了解法拉第的对物理学贡献。

2．知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。

3．麦克斯韦关于电磁波的预言，了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。

教学重点：1、变化的磁场产生电场。

2、变化的电场产生磁场。

※预习案※使用说明及学法指导：①研读教材，初步总结规律，体会推理过程，完成预习教材设置的问题，发现问题，查阅资料，解决问题。

②独立完成，限时15分钟。

一、知识准备1．麦克斯韦认为，变化的磁场在闭合电路周围产生了一个________ ，进而推动闭合电路中的电荷做定向运动，形成了________.2．变化的磁场产生________，变化的电场产生________，这就是麦克斯韦电磁场理论的基本观点．3．电磁波与机械波不同，不需要介质，可以在真空中传播．电磁波的速度等于________．4．恒定电流能够在周围空间产生稳定的________．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的________．二、教材助读1、静电场________(选填“能”或“不能”)产生磁场，静磁场________(选填“能”或“不能”)产生电场．2、周期性变化的电场产生周期性变化的________；周期性变化的磁场产生周期性变化的________．3、均匀变化的电场的周围一定产生稳定的________；均匀变化的磁场的周围一定产生稳定的________．4、麦克斯韦认为，在空间内产生了非均匀变化的电场，就会在空间内产生变化的________，而这些电场和磁场又在远处产生变化的电场和磁场，这样反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成了______________．5、电磁波传递的是________，可以在真空中传播，具有________、________、________和________等波动特性．6、光是________的一种，在真空中传播的速度等于光速c＝________________.三、预习自测学习建议：自测具有一定的基础性，又有一定的思维含量，只有“细心才对，思考才会”。

麦克斯韦原理教案介绍本教案旨在向学生介绍麦克斯韦原理的基本概念和应用。

麦克斯韦原理是电磁学中的一项重要理论，描述了电磁场的运动规律和相互作用。

通过本教案的研究，学生将能够理解麦克斯韦原理的核心内容，并且掌握其在实际问题中的运用。

研究目标- 理解麦克斯韦原理的定义和基本原理- 掌握麦克斯韦方程组的形式和意义- 理解电磁场的运动规律和相互作用- 学会运用麦克斯韦原理解决实际问题内容概述1. 麦克斯韦原理的定义和基本原理- 麦克斯韦原理的提出和发展历程- 麦克斯韦原理的基本概念和说明2. 麦克斯韦方程组的形式和意义- 麦克斯韦方程组的构成和推导过程- 麦克斯韦方程组的物理意义和应用3. 电磁场的运动规律和相互作用- 电场和磁场的基本性质和特征- 电磁场的运动规律和相互作用机制4. 麦克斯韦原理的实际应用- 麦克斯韦原理在电磁波传播中的应用- 麦克斯韦原理在电磁感应中的应用- 麦克斯韦原理在电磁能量转化中的应用教学方法- 讲授：通过讲解麦克斯韦原理的基本原理、麦克斯韦方程组的形式和意义等知识点，帮助学生理解和掌握相关概念和内容。

- 示例分析：通过实际问题的分析和解答示范，帮助学生运用麦克斯韦原理解决实际问题。

- 练：提供一定数量和难度的练题，让学生巩固和应用麦克斯韦原理的知识和技能。

评估方法- 平时表现：观察学生的听课情况、课堂参与程度和作业完成情况。

- 测试：组织笔试或者上机测试，考察学生对麦克斯韦原理的理解和应用能力。

参考资料- 麦克斯韦方程组讲义- 电磁学教材- 相关学术论文。