第五章++初识电磁场与电磁波+知识点总结 高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

2/2新教材鲁科版2019版物理必修第三册第5章知识点清单目录第5章初识电磁场与电磁波第1节磁场及其描述第2节电磁感应现象及其应用第3节初识电磁波及其应用第4节初识光量子与量子世界第5章初识电磁场与电磁波第1节磁场及其描述一、磁场磁感应强度1.磁场：在磁体或电流周围空间存在的一种特殊物质。2.磁场的基本性质：磁场能够对磁体产生力的作用，令磁体与磁体间相互吸引或排斥，使磁针发生偏转。3.磁场的方向：人们把磁场中某点小磁针静止时北极的指向规定为该点磁场的方向。4.磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的强弱和方向的物理量。(2)定义：物理学中，把垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线长度l的乘积之比，称为磁感应强度。(3)公式：B=F(4)单位：在国际单位制中，其单位是特斯拉，简称特，符号是T，1T=1NA⋅m(5)矢量性：磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向，即该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针静止时N极的指向。二、磁感线1.磁感线：在磁场中画出一些假想曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场的方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。2.磁感线的特点(1)用来形象地描述磁场。(2)在磁场中的磁感线分布越密，表示磁感应强度越大。3.匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，则这个区域的磁场称为匀强磁场。在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等间距的直线。三、电流的磁场1.通电直导线的磁场：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向(如图甲所示)。甲乙丙

2.环形电流的磁场：让右手弯曲四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向是环形电流中心轴线处的磁感线方向(如图乙所示)。3.通电螺线管的磁场：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说，拇指指向通电螺线管的北极(N极)(如图丙所示)。四、磁的应用及意义1.指南针与航海业的发展(1)古人对磁技术的应用中，首屈一指的当数我国发明的指南针。(2)指南针的发明，促进了人类文明的传播，使航海事业得到了发展。2.磁与现代技术(1)磁与交通：①磁技术在交通工具中的典型应用是高速磁浮列车。磁浮列车有常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式两种形式。②原理：运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质。(2)磁与医疗：核磁共振成像技术是磁在医学诊断方面的重要应用。(3)磁的其他应用：发电机、电动机，电冰箱的磁密封条，微波炉产生微波的磁控管，收音机和电视机的多种磁元件等。五、对磁感应强度的理解1.磁场的客观性磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但是客观存在于磁体的周围、电流的周围。场和实物是物质存在的两种形式。2.磁场的基本性质对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。3.对定义式B=FIl(1)B=FIl因为在磁场中某点通电直导线受力的大小除和磁场强弱、电流I和导线长度l有关以外，还和导线的放置方向有关。(2)导线在磁场中的放置方向不同，所受磁场力也不相同。当通电导线与磁场方向平行时，通电导线受力为零，所以我们不能根据通电导线受力为零来判定磁感应强度B的大小为零。六、对磁感线的理解1.磁感线的特点(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。(2)磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱。(3)磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。(4)磁感线是闭合曲线，不相交，不相切，也不中断。(5)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。2.常见磁体的磁感线第2节电磁感应现象及其应用一、磁通量1.磁通量(1)定义：设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直、面积为S的平面(如图所示)，我们把磁感应强度B与面积S的乘积，称为穿过这个平面的磁通量，简称磁通，用Φ表示。(2)计算公式：Φ=BS，此公式的适用条件为匀强磁场且磁感线与平面垂直。(3)单位：国际单位是韦伯，简称韦，符号是Wb，1Wb=1T·m2。2.用磁感线定义磁感应强度：垂直穿过单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度的大小。3.磁通密度(1)定义：磁感应强度在数值上等于穿过垂直于磁感线的单位面积的磁通量。人们还把磁感应强度称为磁通密度。(2)公式：B=ΦSn，其中S(3)单位：Wb/m2，1T=1Wb/m2=1N/(A·m)。二、电磁感应现象1.产生感应电流的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就会产生电流。2.电磁感应：因闭合回路的磁通量变化而产生电流的现象。3.感应电流：电磁感应中所产生的电流。三、电磁感应的应用1.计算机磁盘与磁记录(1)信息记录。(2)信息读取2.无线充电3.动圈式话筒四、磁通量的理解与计算1.磁通量的计算(1)公式：Φ=BS。适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。如果磁场B不与我们研究的对象垂直，例如图中的S，则有S⊥=Scosθ，则Φ=BScosθ，式中S·cosθ即面积S在垂直于磁感线方向上的投影，我们称为“有效面积”。2.磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某面穿入时，磁通量为正值，当磁感线从此面穿出时，磁通量为负值。(2)若同时有方向相反的磁感线穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ=B·ΔS。(2)当B变化，S不变时，ΔΦ=ΔB·S。(3)B和S同时变化，则ΔΦ=Φ2-Φ1。五、电磁感应现象的理解1.理解感应电流产生的条件判断感应电流有无时必须明确两点明确电路是否为闭合电路判断穿过回路的磁通量是否发生变化穿过闭合电路的磁通量变化情况B不变、S变。例：闭合电路的一部分导体切割磁感线时B变、S不变。例：线圈与磁体之间发生相对运动时B和S都变。注意：此时可由ΔΦ=Φt-Φ0计算并判断磁通量是否变化B和S大小都不变，但两者之间的夹角变。例：线圈在磁场中转动时第3节初识电磁波及其应用第4节初识光量子与量子世界一、电磁波的产生1.麦克斯韦电磁场理论(1)麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的电场总是存在的。(2)变化的电场也能够产生磁场。2.电磁场和电磁波(1)电磁场的产生：振荡电场产生同频率的振荡磁场，振荡磁场产生同频率的振荡电场，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示。 (2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是相互联系、不可分割的统一整体。在电磁场示意图中，电场E和磁场B，在空间相互激发，相互垂直，以光速c在空间传播。(3)变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波。3.光的本质是电磁波。4.电磁波证实：赫兹通过实验证实了电磁波的存在，从而证实了麦克斯韦电磁场理论。二、电磁波的应用、电磁污染及防护1.电磁波的应用(1)手机通信(2)雷达①雷达的工作原理电磁波遇到障碍物会被反射回来，根据信号的返回时间和方向，判断远处物体的方位。②雷达的用途：探测目标、导航、预报天气、绘制地图等。(3)卫星通信①原理：利用地球同步卫星传递微波通信信号。②优点：覆盖面广、通信距离长、不受地理位置的限制，以及投资少、见效快等③分类：国际卫星通信、区域卫星通信和国内卫星通信。(4)射电望远镜：利用接收宇宙中发射出的电磁波信号来探测宇宙天体。2.电磁污染及防护(1)电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。过量的电磁波辐射对心脏、血液和眼睛等都有很大的危害。(2)电磁波污染的防护从物理学角度看，可以从电磁波源、电磁波的传播途径以及受辐射的人这三个方面进行。三、光的量子化与量子世界1.光的量子化(1)光的本质的认识过程①牛顿观点：光是从光源射出的具有高速度的粒子流。②惠更斯观点：光像水波一样，也是一种波，叫光波。③麦克斯韦观点：光是一种电磁波。④爱因斯坦观点：提出光量子的概念，认为光是一份份的光子。(2)光的波粒二象性光既具有波动特性，又具有粒子特性，即具有波粒二象