4.2电磁场和电磁波-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第四章 电磁振荡与电磁波 第二节 电磁场和电磁波 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 科学思维 体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。 科学探究 探究电磁波的发射过程，了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。 科学态度与责任 培养学生利用电磁场理论分析问题的能力，增强学生认知水平和综合实践能力。 知识点一　　电磁场 情境导学： 如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，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？ 答案提示：(1)说明电荷受到电场力的作用。 (2)能说明变化的磁场产生了电场。 (3)没有导体，该处仍会产生电场。 1.法拉第的贡献 　在人类研究电磁学的过程中，法拉第创造性地用“力线”和“场”的概念来描述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相互作用．它使人们对物质概念的认识提升到一个新的高度。 2.电磁场 变化的电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一的电磁场。 3.电磁场理论的两大支柱 (1)变化的磁场产生电场 假说的由来：麦克斯韦认为，在下图所示的实验中，由于变化的磁场产生感应电场，才使得线圈中产生感应电流，进而他设想，在线圈所在的空间即使没有闭合线圈，也存在感应电场，即空间磁场的变化，就会产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 假说的由来：麦克斯韦认为，在下图这个电路中，电容器中虽没有电荷通过，但它两极板上的电荷和极板间的电场都随时间发生变化．他认为电路中的电流应该是闭合的，于是，他引入了一个全新的概念——位移电流，并且进一步推断，由变化的电场引入的位移电流也应产生磁场，即变化的电场产生磁场。 4.电磁场理论——伟大的丰碑 (1)内容 ①变化的磁场产生电场 磁场的变化是均匀的，产生的电场是稳定的。 磁场的变化是不均匀的，产生的电场是变化的。 ②变化的电场产生磁场 电场的变化是均匀的，产生的磁场是稳定的。 电场的变化是不均匀的，产生的磁场是变化的。 (2)预言 ①变化的电场与变化的磁场相互激发，由近及远地在空间传播，形成电磁波。 ②电磁波中的电场和磁场互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，所以电磁波是横波。 ③电磁波可以在真空中传播，传播速度等于光速。 知识点二　　电磁波 情境导学： 赫兹实验所用的感应圈是一种利用电磁感应产生数千伏高电压的实验装置，当电火花在感应圈两个金属球间跳动时，旁边导线环两个小球间也有电火花跳动，请你解释这种现象。 答案提示：当火花在感应圈两个金属球间跳动时，必定建立一个快速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间快速传播，当电磁波经过导线环时，迅速变化的电磁场在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的两个小球间也产生了火花。 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹实验验证了电磁波的存在，为无线电技术的发展开拓了道路： 1.电磁波的形成：变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而要由近及远向周围空间传播开去，这就形成了电磁波。 2.电磁波的特点：电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播，电磁波传递电磁场的能量．在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。 3.电磁波的波速：在真空中任何频率的电磁波的传播速度跟光速相等．c＝3.00×108 m/s。 易错易混点1.麦克斯韦电磁场理论的理解 易错易混点辨析： 1.随时间均匀变化的磁场(电场)产生稳定的电场(磁场)，该电场(磁场)不再产生磁场(电场)。 2.随时间不均匀变化的磁场(电场)产生变化的电场(磁场)，该电场(磁场)还将产生磁场(电场)。 3.随时间周期性变化的磁场(电场)产生同频率周期性变化的电场(磁场)，还将继续产生同频率周期性变化的磁场(电场)。 4.恒定的电场不产生磁场。 5.恒定的磁场不产生电场。 例1.(多选)如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R；有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是(　　) A.匀强磁场 B.均匀增加的磁场 C.均匀减少的磁场 D.由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子运动 解析:恒定的磁场对静止的电荷不产生力的作用，但当磁场变化时可产生电场，电场对带电粒子产生电场力的作用，带电粒子在电场力作用下可以产生加速度，使其沿管做圆周运动，选项B、C正确。 例2.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，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，在变化的磁场周