4.2电磁场与电磁波 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

4.2电磁场与电磁波 问题与思考： 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去。那么，这些电磁波是怎样产生的？ 电磁场 麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，闭合电路中的自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。变化的电场就像运动的电荷，也在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 如果在空间某域中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新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 B B E E E E 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。 电磁波的特点 1.电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波，无需介质。 2.电磁波在真空中传播的速度是光速。光是电磁波的一种。 3.电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。 电磁波是横波。 4.电磁波是一种物质，具有能量。 电磁波具有波的共性，能发生反射、 折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。 微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。 赫兹 赫兹的实验 科学漫步-理论奠基阶段（19世纪） 1.麦克斯韦的电磁场理论： 1864年，英国科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦总结前人研究，提出电磁场理论，预言电磁波存在且传播速度与光速相同，通过麦克斯韦方程组（偏微分方程）系统描述电场、磁场及电磁波的传播规律 2.赫兹的实验验证 1887年，德国物理学家海因里希·赫兹通过实验证实了麦克斯韦预言的电磁波存在，例如通过远距离传输电火花实现远程点火。 应用拓展阶段（20世纪中叶至今） 1.无线电技术的诞生：1898年，意大利物理学家马可尼实现无线电波传输，开创无线通信时代； 2.电磁波武器的发展：二战期间，纳粹德国首次尝试聚焦电磁波攻击飞机，后续发展为微波武器，美国和苏联在战后继续研发，推动雷达、通信等领域的进步。 3.现代通信与成像：电视、手机等设备依赖高频电磁波传输数据，5G/6G技术进一步提升了传输速率和覆盖范围。医学领域应用如MRI（核磁共振成像）利用电磁波进行人体内部结构成像。 1.关于麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是( ) A. 电场一定产生磁场 B. 磁场一定产生电场 C. 均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 D. 变化的电场产生磁场 2.19世纪60年代，麦克斯韦建立了电磁场理论，按照该理论，以下情形中不能产生磁场的是( ) A. 交变电场 B. 运动中的电荷 C. 静止的电荷 D. 恒定电流 D C 3.教材习题改编：（多选题）各磁场的磁感应强度B随时间t变化的情况如图所示，下列说法中正确的是( ) A. 图甲中磁场能产生电场 B. 图乙中磁场能产生电磁波 C. 图丙中磁场能产生电场 D. 图丁中磁场能产生电磁波 BCD 4.如图所示的四种变化电场，能发射电磁波的是( ) D 5.教材习题改编：（多选题）我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。下列关于声波和电磁波的说法中正确的是( ) A. 声波和电磁波都能产生反射和折射现象 B. 声波和电磁波都能在真空中传播 C. 声波和电磁波都能发生多普勒效应 D. 声波可以传递能量，电磁波无法传递能量 AC 6.所谓5G是指第五代移动通信技术，采用3300MHz~5 000 MHz频段的无线电波。第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880MHz~2 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10Gbps( bps为 bit per second 的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是( ) A. 4G信号和5G信号都是纵波 B. 4G信号更容易发生衍射现象 C. 4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象 D. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度快 B 7.2023年10月26日11时14分，长征二号F遥十七运载火箭托举着神舟十七号载人飞船，在酒泉卫星发射中心点火升空，送汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔赴“天宫”。如图，神十六、神十七两个乘组“太空会师”，航天员能与地面工作人员保持实时联络，直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波的说法正确的是( ) A. 电磁波传播过程中，电场和磁场不是独立存在的 B. 电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同 C. 电磁波不能发生衍射现象 D. 太空中航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度 A Lavf60.3.100 $$