第四节 电磁场与电磁波-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步精品讲义（沪科版2020上海必修第三册 ）

第4课 电磁场与电磁波 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1.知道麦克斯韦电磁场理论，理解麦克斯韦电磁理论的两个要点。 2.了解电磁波的形成。掌握波长、频率和波速的关系。 3.了解电磁波的特点，知道电磁场的物质性。 4.知道电磁波与机械波的区别。 1.了解电磁波的发现对人类文明的影响，体会科学家研究物理问题的思维方法。 2.了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。 3.了解麦克斯韦和赫兹在物理学发展中的贡献。 4.通过实例认识电磁波谱，了解电磁波的组成，知道它们各自的特点及重要应用。 ( 知识精讲 ) 知识点01 电磁场及电磁波 [观图助学] 电磁波在日常生活中的应用越来越多，思考电磁波是怎样形成的？ 1.麦克斯韦的电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。稳定的电场周围不产生磁场。 2.电磁场 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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新的周期性变化的电场…变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。 3.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。麦克斯韦预言电磁波的速度等于光速。 [思考判断] (1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。( ) (2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。( ) (3)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。( ) (4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。( ) 知识点02 电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信 [观图助学] 思考生活中除了电视、雷达、移动电话外，还有哪些现象应用了电磁波？ 1.电磁波谱 电磁波的频率范围很广，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。电磁波谱中的各种波在真空中的传播速度均等于光速。不同电磁波具有不同的特性，例如，无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。红外线可以用来加热理疗，可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信。紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞。 2.电磁波的能量——红外线和紫外线的应用 赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这意味着，电磁场是真正的物质存在。电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 3.电磁波通信 电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 [思考判断] (1)可见光是整个电磁波谱中极狭窄的一段，其中红光波长最长。( ) (2)红外线属于可见光。( ) (3)紫外线有明显的热效应。( ) 麦克斯韦电磁场理论把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景，为深入研究物质的电磁结构及客观性提供理论基础。 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。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。 生活链接 微波炉 紫外线消毒柜 ( 能力拓展 ) 考法01 　对麦克斯韦电磁场理论的理解 [观察探究] 如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合线圈。 (1)你能观察到什么现象？ (2)这种现象说明了什么？ 答案　(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。 [探究归纳] 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 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 2.电场、磁场的变化关系可用下面的框图表示 [试题案例] [例1] 关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A.在电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 方法总结　 麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁