4.2 电磁场与电磁波-【重难点手册】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）浙江专用

第四章 电磁振荡与电磁波么 第2节电磁场与电磁波 重点和难点 课标要求 1.知道麦克斯韦电磁场理论的两个基本观，点：变化的磁场产生电 重点：电磁波的基本特点 场，变化的电场产生磁场 难点：电磁波的产生。 2.知道电磁场在空间传播形成电磁波以及电磁波的基本特点. 3.知道赫兹的实验以及它的重大意义 -01必备知识梳理。 基础梳理 知识点1电磁场 1.变化的磁场产生电场 刀划重点7 (1)现象：在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生 对变化的磁场产生 感应电流，电流计指针偏转，如图所示 电场的理解 1.恒定的磁场不产生电场， 2.均匀变化的磁场在周 围空间产生恒定的电场， 了导线 电场 3.非均匀变化的磁场在 (2)分析：麦克斯韦认为，既然电路中有电流，那么电路中一 周围空间产生变化的电场 定存在电场（涡旋电场），因此变化的磁场在空间产生了电场，电 4.周期性变化的磁场产 路中的自由电荷在电场的作用下做定向运动，产生了感应电流 生同频率变化的电场。 2.变化的电场产生磁场 刀划重点司 (1)现象及分析：电荷运动时，周围的小 对变化的电场产生 磁场的理解 磁针摆动，说明小磁针所在处产生了另一个 1.恒定的电场不产生磁场. 磁场，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电B 2.均匀变化的电场在周 荷运动在周围空间产生的变化的电场引起 围空间产生恒定的磁场， 的，如图所示. 3.非均匀变化的电场在 (2)假设：麦克斯韦根据自然规律的统一性与和谐性，相信电 周围空间产生变化的磁场 场与磁场是对称的.他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电 4.周期性变化的电场产 流一样，会在空间中产生磁场. 生同频率变化的磁场。 知识点2电磁波 1.电磁波的产生 根据上述两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间某区域 中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁 119 重滩点手册高中物理选择性必修第二册)（浙江专用） 场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场…于是，周期性变 P拓视野7 化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传 电磁波的波速、波长与频率的 播，如图所示， 关系为c=或A=号 1.同一种电磁波在不同 介质中传播时频率不变（频率 变化的电场和变化的磁场交替产生而形成的电磁场由近及 由波源决定)，波速和波长发 远地传播形成了电磁波。 生改变.在任何介质中的速度 2.电磁波的特点 都比在真空中的要小 2.不同电磁波在同一种 (1)电磁波是横波，在真空中传播时，它的电场强度方向与磁 介质中传播时传播速度不同， 感应强度方向互相垂直且均与电磁波的传播方向垂直，如图所示， 频率越高波速越小，频率越低 波速越大 沿x轴传播的电磁波在某一时刻的波的图像 (2)电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度 等于光速，即c=3×108m/s. (3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象 知识点3赫兹的实验 1886年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次 发现了电磁波， 1.赫兹的实验装置（如图所示） 刀拓视野岁 火花是怎么来的？ 实验装置上有两个抛光 001 感应圈 的金属小球，两球之间有很小 的空气间隙.两个金属球连接 2.实验现象 到一个感应圈的两端，由于两 当感应圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环的两个小球 球之间电压很高，间隙中的电 间也跳过了火花 场很强，空气分子被电离，从 3.现象分析 而形成一个导电通路.当一簇 当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间 电荷通过时，看上去就是一个 出现了迅速变化的电磁场.这种变化的电磁场以电磁波的形式在 火花 空间传播.当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电 120 第四章 电磁振落与电磁波么出 动势，使得导线环的两小球间也产生了火花 4.赫兹的其他成果 赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现 象，通过测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c,证实 了麦克斯韦关于光的电磁理论， 重难拓展 重难点1电磁波与机械波的比较 研究对象 机械波 电磁波 习防易错 类型 力学现象 电磁现象 1.同一种电磁波在不同 介质中传播时，频率不变（频 周期性变化 位移随时间和空间周期性 电场强度E和磁感应强度B随 率由波源决定)，波速、波长发 的物理量 变化 时间和空间周期性变化 生改变.在介质中的速度都比 传播无需介质，在真空中波速总 在真空中的速度小， 传播 传播需要介质，波速与介 是c,在介质中传播时，波速与介 2.不同电磁波在同一种 质有关，与频率无关 质及电磁波的频率都有关系 介质中传播时，传播速度不 同，频率越高，波速越小，频率 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 越低，波速越大。 3.电磁波是横波，其电夫 横波与纵波 可以是横波，也可以是纵波 横波 量、磁矢量、传播方向三者之 都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性质， 间两两垂直，如图所示.我们 联系 它们的波速、波长与频率的关系都是v=f入，都能传播能量 常把电矢量叫作电磁波的振 动方向 例①关于机械波与电磁波，下列说法正确的是( y A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 B.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 C.简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则 B 波的传播速度越大 沿z轴传播的电磁波 D.紫外线在水中的传播速度大于红外线在水中的传播速度 解析电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的 频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横 波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现 象，故B正确；在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速 度不变，与频率无关，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播 速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速 度，故D错误. 答案B 121 重难点手册高中物理选择性必修第二册)（浙江专用） 02一关健能力提升。 题型1电磁波与机械波的区别 是横波，能产生偏振现象，B错误；电磁波可以 例①（多选）下列关于机械波与电磁波的 在真空中传播，而机械波必须依赖于介质才能 说法中正确的是(). 传播，C错误；电磁波在空中均以光速传播， A.机械波和电磁波都有反射、折射、干涉 D错误 和衍射现象 [答案A B.变化的电场一定能产生电磁波 题型3麦克斯韦电磁场理论 C.机械波在介质中的波速与波的频率无 例3如图甲所示，在变化的磁场中放置 关，电磁波在介质中的波速与波的频率有关 个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图 D.利用机械波可以从太空向地球传递信息 乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感 解析机械波和电磁波都有反射、折射、干 应电场，下列说法正确的是( 涉和衍射现象，故A正确；变化的电场可以产 B增加 B增加 生磁场，但均匀变化的电场只能产生恒定的磁 场，不能产生电磁波，故B错误；机械波在介质 导线 电场线 中的波速由介质决定，与波的频率无关，电磁 波在介质中的波速与波的频率有关，故C正 A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波 确；机械波传播需要介质，不能在真空中传播， B.对图甲，从上向下看，电子在回路中沿 故利用机械波不能从太空向地球传递信息，故 顺时针方向运动 D错误 C,闭合电路只是检验变化的磁场产生电 答案AC 场，即使没有闭合电路，空间仍能产生电场 题型2电磁波的产生及其特点 D.变化的电场周围产生磁场，与闭合电路 是否存在有关 例2第五代移动通信系统(5G)将无线通 信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能为 解析若甲、乙两图的磁场均匀变化，就会 客户提供各种通信及信息服务，与4G相比，5G 产生稳定不变的电场，稳定不变的电场不会产 使用的电磁波频率更高.下列关于电磁波的叙 生磁场，也就不会持续产生电磁波，故A错 述正确的是(). 误；对图甲，从上向下看，感应电流沿顺时针方 A.周期性变化的电场和磁场可以相互激 向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错 发，形成电磁波 误；变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在 B.电磁波是纵波，不能产生偏振现象 的现象，与闭合电路是否存在无关，图甲的闭 C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 合电路只是检验变化的磁场产生电场，图乙 D.与4G相比，5G使用的电磁波在空中传 即使没有闭合电路，空间仍能产生电场，故C 播的速度更快，更容易发生衍射 正确；同理，变化的电场周围产生磁场也是一 解析据麦克斯韦电磁理论可知，周期性 种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无 变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁 关，D错误 波，A正确；由电磁波产生的原理可知，电磁波 答案C 122