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当前位置:第二节 电磁振荡的周期和频率
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/5 10:03:01阅读：nyq
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电磁波的开拓史——通信的发展史
自从通信技术出现的那一天起，科学家们就一直把开发电磁波的各个波段、利用电磁波进行通信作为重要的研究方向之一．可以说通信的发展史，就是电磁波的开拓史．什么是电磁波呢？
我们向水面投掷石块，水面会泛起水波；拨动琴弦，空气中激起声波．这些是我们看得见、听得到的．还有一些是我们肉眼看不见、耳朵听不着的，这就是电磁波．
电磁波的发现归功于德国物理学家赫兹和英国物理学家麦克斯韦．麦克斯韦指出："交变的电场会产生交变的磁场，而交变的磁场又会激起交变的电场．"这就是说，只要在空间某处存在一个交变的电场，那么它的周围就会产生一个新的交变磁场，而这个新的交变磁场又会在远处激发一个交变的电场．这种交替变化的电场和磁场称为电磁场．这种交变的电磁场会在空间以电磁波的形式由近及远地传播开去，这就是电磁波．
麦克斯韦在1864年用数学的方法从理论上严格地推导出了电磁波的波动方程，并求得电磁波的传播速度等于光速．麦克斯韦预言了电磁波的存在．
20年后，德国物理学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言，电磁波的确存在，它就像我们身边的桌椅一样是实实在在的．从此，一项划时代的新技术――无线电技术诞生了．不久，各国的学者纷纷开始研究如何利用电磁波作为无线传输信息的工具．1894年，电磁波进入了通信领域，开创了无线通信的新时代．
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电磁场理论教学中一个值得注意的问题
高中物理课本甲种本（１９８５年第１版）第三册第１５３页在介绍麦克斯韦电磁场理论时叙述道：“麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，认为变化的电场能够在周围空间产生磁场．这是电磁场理论的第二个要点．一个静止的电荷，它产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间而改变．这个电荷一旦运动起来，电场就发生变化．另一方面，运动电荷要产生磁场，用场的观点来分析这个问题，就可以说：这个磁场是由变化的电场产生的．”笔者认为，这里用运动电荷产生磁场为例来说明电磁场理论的第二个要点是欠妥的．比甲种本早一年出版的乙种本（１９８４年第１版）以及主要由它修订而成的现行课本（必修）中没有这个例子，但是这个例子在现在的高中物理教学中仍然存在着不良的影响．最近，笔者带学生在中学教育实习时发现了甲种本的这个例子，接着对广州市的中学物理教学做了调查，发现目前仍有一些中学在教学中喜欢使用甲种本的这个例子．所以，有必要对这个例子做进一步的分析．
变化的电场能够在周围的空间产生磁场是麦克斯韦电磁场理论的第二个要点，也是麦克斯韦对电磁场理论的最主要的贡献．这样，不但传导电流（由电荷运动引起）能够在周围空间产生磁场，而且变化的电场（或“位移电流”）也能够在周围空间产生磁场．也就是说，产生磁场的途径有两种：电流（传导电流）或者变化的电场（或叫做“位移电流”）．甲种本的这个例子所讲的“运动电荷要产生磁潮，可以从两个层次来理解．
一、把“运动电荷要产生磁潮理解为电荷运动形成电流（传导电流），这个电流要产生磁场，这是中学生所能理解的层次．按照这种理解，这个电场是由传导电流产生的，而不是由“位移电流”产生的，即不是由变化的电场产生的．甲种本的论断是错误的．
二、从较高的层次来理解“运动电荷要产生磁潮这句话．电荷的运动是任意的，由于既有速度ｖ，又有加速度ａ，这个电荷产生的电场和磁场是非常复杂的，要用电动力学的方法才能处理，一般中学生不可能理解到这一层次，而且这时在运动电荷产生的磁场中，既有由变化的电场产生的，也有由传导电流产生的，到底哪一部分主要，要视电荷的运动情况及观测点的位置而定．在电荷附近（近场区）磁场主要由传导电流产生，所以不能简单地认为“这个磁场是由变化的电场产生的”．
综上分析，甲种本用一个运动电荷产生磁场为例来说明电磁场理论的第二个要点是欠妥的，其结论“这个磁场是由变化的电场产生的”是不对的．
值得指出的是，麦克斯韦电磁场理论的第二个要点包含着深刻而新颖的思想，在相当长的一段时间内难以为物理学家们所接受，直到２５年之后，赫兹用实验证实了电磁波的存在，从而证明麦克斯韦电磁场理论的正确性，这个理论才得到人们的普遍承认．可见，“变化的电场能够在周围空间产生磁场”这一假说并非能用一个例子来加以形象说明的．在高中阶段讲麦克斯韦电磁场理论的第二个要点时，可以像必修本或乙种本那样，简要地给出麦克斯韦的假说，而不要企图找什么形象的例子来说明．倒是有必要向学生强调：电流和变化的电场是产生磁场的两种途径．最近笔者带学生到中学教育实习时，就有一些中学生问实习老师（笔者带的实习生）：“当稳恒电流通过直导线时，周围空间的磁场是稳定的，而电场却不随时间做均匀变化，这不是与老师讲的电磁场理论的第二个要点相矛盾吗？”这说明学生误以为要产生磁场就必须有变化的电场，并不明白电流和变化的电场均可以产生磁场．或者说，学生学习了变化的电场能够在周围空间产生磁场，却忘记了电流是产生磁场的基本途径．
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电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行，这两种方式均在高中教材里体现出来．只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力．
场的方法是研究电磁学的一般方法．场是物质，是物质的相互作用的特殊方式．中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来，静电场恒定电场恒定磁场静磁场似稳电磁场迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的各章内容．
“路”是“场”的一种特殊情况．中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等．
“场”和“路”之间存在着内在的联系．麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的．“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法．
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世界电信日
5月17日是“世界电信日”，它来源于电报的发明．
电信是指利用电报、电话、传真、无线电设备和互联网络等手段传递信息的通讯方式．1844年电报正式用于公众通信，最初的国际电报只能为使电报发挥更大的作用，1865年5月17日，法国、德国、俄国、意大利、奥地利等20多个国家在法国巴黎签订了《国际电报公约》，并宣告国际电报联盟正式成立．随着电报和电话的发明，信息的传递方便、快捷起来，人类也从此进入了电信时代，国际电报联盟因此于1932年在西班牙马德里召开的第五届代表大会上，决定将“国际电报联盟”改名为“国际电信联盟”ITUInternational
Telecommunication Union．1947年联盟成为联合国的一个专门机构，总部设在瑞士日内瓦．国际电信联盟目前共有188个成员，中国于1920年加入该组织．
为了纪念国际电信联盟的建立，强调电信在国民经济发展和人民生活中的作用，国际电信联盟在1968年第23届行政理事会上，决定把5月17日定为“世界电信日”，并要求各会员国从1969年起根据国际电信联盟所确定的电信日主题开展纪念活动，宣传电信的重要性，普及电信科学技术，培养年轻一代对电信的兴趣，去年世界电信日的主题是“互联网：挑战、机遇与前景”．
今年5月17日是第34个“世界电信日”，主题是：“信息通信技术为全人类服务：帮助人们跨越数字鸿沟．”今年电信日的主题涵盖内容广泛，同时恰逢中宣部与科技部及中国科协联合举办的“科技创造未来”科技活动周在全国举办．信息产业部将把世界电信日纪念活动与科技活动周结合进行，采用纪念活动与技术报告相结合的形式，宣传我国通信发展成就，呼吁全社会为缩小数字鸿沟而共同努力．同时，5月17日，信息产业部将在北京举办有相关部委参加的第34届世界电信日纪念和主题报告会，同时在现场举行小型技术应用展示活动．