电磁场与电磁波课件-高二下学期物理人教版选择性

第四章电磁振荡与电磁波2.电磁场与电磁波学习目标1.了解电磁波的基本特点及其发现过程。(物理观念)2.知道电磁波的概念,通过电磁波体会电磁场的物质性。(物理观念)3.体会赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会实验对物理学发展的意义。(科学探究)4.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容及其在物理学发展史上的意义。(物理观念)基础落实·必备知识全过关一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:

的磁场产生电场,

的电场产生磁场。

2.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。电场和磁场交替激发

变化

变化

二、电磁波1.电磁波的产生:周期性变化的电场和磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成

。

2.电磁波的特点(1)电磁波在空间传播不需要

。

(2)电磁波是横波:电磁波中的电场强度与磁感应强度互相垂直,而且二者均与波的传播方向

。

(3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和

等现象。

3.电磁波具有能量电磁场的转换就是

能量与

能量的转换,电磁波的发射过程是

能量的过程,传播过程是能量传播的过程。

电磁波介质垂直衍射电场磁场辐射情境链接电子感应加速器是用来获得高速电子的装置,其基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电磁铁线圈中通入变化的电流,真空室中的带电粒子就会被加速,其速率会越来越大。请思考:带电粒子受到什么力的作用而被加速?如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗?这个现象说明什么?提示

带电粒子受到静电力作用做加速运动。线圈中通入恒定电流时,带电粒子不会被加速。变化的磁场能产生电场。教材拓展阅读教材,思考麦克斯韦电磁场理论的意义。提示

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性,建立了完整的电磁场理论。易错辨析(1)在电场周围,一定存在和它联系着的磁场。(

)(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(

)(3)电磁波也能产生干涉、衍射现象。(

)(4)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(

)××√×重难探究·能力素养全提升探究点一对麦克斯韦电磁场理论的理解导学探究如图所示,磁体相对闭合导体上下运动时,闭合导体中的自由电子做定向移动,是受到什么力的作用?这能否说明变化的磁场产生了电场?如果没有导体,情况会怎样?提示

磁体上、下运动时,导体中自由电子定向移动,说明电子受到静电力作用,即导体处在电场中。磁体的上、下运动使导体处在变化的磁场中,这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体,该处仍会产生电场。知识归纳1.电磁场的产生如果在空间某处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.对麦克斯韦电磁场理论的理解

特别提示

(1)变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关。(2)变化的磁场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。(3)有单独存在的静电场,也有单独存在的静磁场,但没有静止的电磁场。典例剖析【例题1】

根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(

)A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围空间一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围空间一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围空间一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场D解析

根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,只有选项D正确。方法技巧

理解麦克斯韦电磁场理论的关键掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。对点演练1.用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场产生的磁场或磁场产生的电场随时间t的变化规律,其中错误的是(

)C解析

恒定的电场不产生磁场,A正确;均匀变化的电场产生恒定的磁场,B正确;周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场,产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比,对于正弦曲线,t=0时,磁场的磁感应强度的变化率最大,故产生的电场的电场强度最大,C错误,D正确。探究点二电磁波导学探究如图所示的实验装置,当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时,导线环上两小球间也会产生电火花,这是为什么?这个实验证实了什么问题?提示

当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场,这种变化的电磁场传播到导线环时,在导线环中激发出感应电动势,使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。知识归纳

特别提示

①同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变(频率由波源决定),波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中速度小。②不同电磁波在同一种介质中传播时,传播速度不同,频率越高波速越小,频率越低波速越大。2.电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波产生机理不同,所以除具有波的共性外,还有不同之处。比较项机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质,波速与介质有关,与频率无关传播不需要介质,在真空中波速总等于光速,在介质中传播时,波速与介质及频率都有关系比较项机械波电磁波产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发干涉可以发生可以发生衍射可以发生可以发生横波可以是是纵波可以是不是典例剖析BC【例题2】

(多选)(2025湖南长沙高二期末)关于电磁波,下列叙述正确的是(

)A.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度平行B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波可以在真空中传播D.电磁波的频率越高,在真空中传播的速度越大解析

电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直,故A错误;根据麦克斯韦电磁场理论,周期性变化的磁场产生周期性变化的电场,周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,相互激发,形成电磁波,故B正确;电磁波的传播不需要靠介质,可以在真空中传播,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同,故C正确,D错误。对点演练2.关于电磁波与机械波,下列说法正确的是(

)A.机械波和电磁波,本质上是一样的B.电磁波在任何介质中传播速度都相同,机械波在同一种介质中传播速度都相同C.电磁波和机械波都不能发生干涉D.电磁波与机械波都能发生衍射D解析

机械波由机械振动产生,电磁波由振荡的电磁场产生,选项A错误;电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速度与介质有关,选项B错误;电磁波和机械波都具有波的特性,选项C错误,D正确。学以致用·随堂检测全达标12341.(电磁波与机械波的比较)电磁波与机械波具有的共同性质是(

)A.都是横波

B.都能传输能量C.都能在真空中传播

D.都具有恒定的波速B解析

电磁波是横波,但机械波既有横波也有纵波,A错误;电磁波可以在真空中传播,机械波的传播需要介质,不能在真空中传播,C错误;电磁波在真空中速度是恒定的,在不同介质中速度不同,机械波的波速受介质的影响,在不同介质中波速一般是不同的,D错误;电磁波与机械波都能传输能量,B正确。12342.(电磁波)下列关于电磁波的说法正确的是(

)A.只要有电场和磁场,就能产生电磁波B.电场随时间变化时,一定产生电磁波C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在C解析

只有变化的电场和磁场,才能产生电磁波,而稳定的电场和磁场不能产生电磁波,A错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,但是恒定的磁场不能产生电场,不能产生电磁波,B错误;做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场,形成电磁波,C正确;赫兹证实了电磁波的存在,D错误。1234A3.(电磁场和电磁波)(2025广东广州高二期末)下列有关电磁场和电磁波的说法正确的是(

)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.只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波C.电磁波传播过程中,电场和磁场是独立存在的,没有关联D.电磁波也可以传播能量,具有干涉、衍射现象,没有反射现象解析

根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关,故A正确;如果空间某处的电场或磁场是均匀变化的,则只会产生稳定的磁场或电场,并不会产生电磁波,故B错误;电磁波传播过程中,电场激发磁场,磁场激发电场,两者是相互关联的,故C错误;电磁波也可以传播能量,且具有干涉、衍射等波动现象,有反射现象,故D错误。1234A4.(麦克斯韦电磁场理论)在下列磁感应强度B随时间t变化的磁场中能产生电磁波的是(

)