13.4电磁波的发现及应用-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019必修第三册）

第十三章 电磁感应与电磁波初步 第四节 电磁波的发现及应用 [核心素养·明目标] [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 (1)知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。 (2)了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。 科学思维 体验赫兹证明麦克斯韦预言电磁波存在的实验过程及实验方法，会分析电场与磁场相互转化的规律。 科学探究 探究电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。 科学态度与责任 (1)领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。 (2)体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。 知识点一　　电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场。 (2)变化的电场产生磁场。 2.电磁场：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。 (1)电场和磁场在空间形成不可分割的统一体。 (2)电磁场具有运动质量、能量以及与其他物质相互作用的属性，电磁场具有物质性，是物质存在的基本形态之一。 (3)有单独存在的静电场，也有单独存在的静磁场，但不存在静止的电磁场。 知识点二　　电磁波 1.电磁波的产生：周期性变化的磁场周围会产生周期性变化的电场，周期性变化的电场周围也会产生周期性变化的磁场。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的电磁场传播出去就形成了电磁波。 2.电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。 3.光也是电磁波 (1)电磁波的传播速度恰好与真空中的光速相同。 (2)麦克斯韦指出：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 4.科学研究：德国物理学家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，为无线电技术的发展开拓了道路。 知识点三　电磁波谱 1.电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf。 2.电磁波在真空中的速度：c＝3×108 m/s。 3.电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。 4.电磁波谱组成 5.各种电磁波的应用 (1)无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播。 (2)微波用于卫星通信、电视等信号传输。 (3)红外线用来加热理疗。 (4)可见光让我们看见这个世界，也可用于通信。 (5)紫外线可以消毒。 (6)X射线用于诊断病情。 (7)γ射线可以摧毁病变的细胞。 从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，遵循共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点。 知识点四　电磁波的能量及电磁波通信 1.电磁波是一种物质，而且具有能量。 2.应用：生活中常用微波炉来加热食物，食物增加的能量是微波给它的。 3.人们可以通过接入互联网的手机看电影、聊天、购物等，这些信息都是通过电磁波来传递的。 4.电磁波的传输：可以通过有线传播，也可实现无线传播。 易错易混点1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 易错易混点辨析： 1.变化的磁场产生电场 在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在它周围产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向运动，形成了感应电流，即使在变化的磁场周围没有闭合电路同样也可以产生电场，如图所示。 2.变化的电场产生磁场 既然变化的磁场能够产生电场，麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美，大胆地假设：变化的电场会产生磁场。根据麦克斯韦电磁场理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场，如图所示。 3.对麦克斯韦电磁场理论中“变化”的理解 如何变化 电场 磁场 恒定 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化 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 非均匀变化 非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 周期性变化 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场 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 解析：选D。根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，D正确，A、B、C错误。 例2.下列选项图中所示的四种磁场变化情况，能产生如图所示的电场的是(　　) A　　　　　　　　 B C　　　　　　　 D 解析：