题目

如何理解电磁波图象中的磁感强度和电场强度同步变化

提问时间：2021-01-18

答案

　(1) 按照法拉第电磁感应定律——如果在按正弦规律变化的磁场中放一个闭合电路,电路中要产生按余弦规律变化的交流电,也就是当磁感强度B达到最大值时,穿过该电路的磁通量最大,磁通量的变化率最小（为零）,感应电动势为零,感应电流为零,那么导体中的电场强度E也应为零.为什么会最大呢?
　　(2) 按照LC回路电磁振荡的规律——如果磁感强度B达到最大值时,磁场能最大,电场能为零,那么电场强度E也应为零.为什么会最大呢?
　　在中学阶段要回答以上问题：首先要说明(1)问中“感应电流为零时,电场强度也应为零”这一结论是错误的.因为按照法拉第电磁感应定律——如果在按正弦规律变化的磁场中放一个闭合电路,那么电路中要产生按余弦规律变化的交流电,即电路中的自由电子要做简谐振动,回复力是由电场力提供的.当自由电子受到的电场力为零时速度最大,单位时间内通过导体横截面的电量最多,电流最大.当自由电子受到的电场力最大时速度为零,单位时间内通过导体横截面的电量为零,电流为零.所以“感应电流为零时,电场强度也应为零” 这一结论是错误的.按照麦克斯韦电磁场理论,磁场周围如果没有闭合电路,就没有电流,但是电场仍然存在且电场的变化规律和有电路时完全一样.故电磁波图象中的电场强度矢量E和磁感强度矢量B总是同步变化的.其次要说明(1)问中LC回路电磁振荡的规律——如果线圈中磁感强度B达到最大值时,磁场能最大,那么电容器中的电场能为零,电场强度E为零,这一结论是正确的.但是这里的磁感强度B是线圈中的,电场强度E是电容器中的.按照麦克斯韦电磁场理论——当电容器里的电场强度E最大时电容器周围的磁感强度B最大,但线圈中的磁感强度B最小（为零）.显然(2)问中是把两个问题混淆了.