4.2 电磁场与电磁波 4. 3 无线电波的发射和接收 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦电磁振荡与电磁波，涵盖电磁场理论、电磁波产生及特点、无线电波发射与接收等核心知识。课堂引入以“电磁振荡能量如何辐射”设问，衔接电磁振荡知识，搭建从理论到应用的学习支架。 其亮点在于通过预习自测巩固基础，结合麦克斯韦电磁场理论假设与赫兹实验验证，培养科学思维中的模型建构与科学论证能力，融入无线电技术应用实例提升科学态度与责任。学生能深化物理观念，教师可高效整合理论与实验教学。

第四章 电磁振荡与电磁波 第2、3节 新教材人教版 物理（选择性必修第二册） 预习自测 (1)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场．(　×　)(2)电磁波不能在真空中传播．(　×　)(3)电磁波是横波．(　√　)(4)各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，振荡周期越大，越容易辐射电磁波．(　×　)(5)为了有效地向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率．(　√　)(6)当处于电谐振时，只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流．(　×　)(7)调幅就是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．(　√　)(8)解调就是把声音或图像信号从高频电流中还原出来．(　√　) 课堂引入 问题： 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？ 一、电磁场 1.变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，导体环只是用来显示电流的存在。 注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场） 变化的磁场 涡旋电场 说明：基于“电磁感应现象”的假设，从有形到无形；这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。 一、电磁场 1.变化的磁场产生电场 ①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定的电场 ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 ④非均匀变化的磁场产生变化的电场 E t O B t O t B O E O t 正弦曲线 振荡磁场 振荡电场 E与B频率相同 一、电磁场 2.变化的电场产生磁场 麦克斯韦认为变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。 ①恒定的电场不产生磁场 ②均匀变化的电场产生恒定的磁场 ③周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场 ④非均匀变化的电场产生变化的磁场 说明： 1、根据麦克斯韦理论,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。 2、“变化的电场产生磁场”，这是另一个假设。这个假设没有直接的实验做基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更具有创造性。 一、电磁场 非均匀变化的磁场 激发 电场和磁场的变化关系 变化电场 均匀变化 激发 稳定磁场 不再激发 激发 变化磁场 均匀变化 激发 稳定电场 非均匀变化的电场 非均匀变化的磁场 一、电磁场 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，这个场叫电磁场。 一、电磁场 一、电磁场 针对训练1　用麦克斯韦电磁场理论判断如图所示的四组电场(左侧)产生的磁场(右侧)，或磁场(左侧)产生的电场(右侧)随时间t的变化规律，其中错误的是(　　) 二、电磁波 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 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。 电场 磁场 电场 电场 磁场 电场 周期性变化的电场 电磁场由远及近地向周围传播，一个伟大的预言诞生了——空间可能存在电磁波。 二、电磁波 1.电磁波：麦克斯韦推断变化的电场和变化的磁场 交替产生，由近及远地向周围传播形成电磁波。 2.电磁波的特点： ①电磁波传播不需要介质 因为电磁波的传播，靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。 ②电磁波是横波 电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三个矢量相互垂直。 二、电磁波 2.电磁波的特点： ③真空中电磁波的速度等于光速，c=3×108m/s，光也是一种电磁波 ④电磁波的频率由振源决定，波速由介质决定，波长由振源和介质共同决定。用三者之间存在这样的关系： ⑤电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应、偏振 ⑥电磁波具有能量，可以传递信息 二、电磁波 3.电磁波的发现： 1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。 赫兹 (H. R.Hertz. 1857—1894) 实验装置 要验证电磁波存在需要什么装置？ 产生的电路、在一定距离的接收电路（电磁感应）。 二、电磁波 实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 实验原理：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间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动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。 二、电磁波 实验结果 令人振奋的电火花 二、电磁波 当麦克斯韦提出电磁场理论并被赫兹的实验证实以后，电磁场就像光一样真实了。由此，人们认识到物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 4.电磁波的成果 无线电报(1901)广播(1906) 电话(1916) 传真(1923) 电视(1929) 微波(1933) 雷达(1935) 卫星通讯电子计算机因特网等都与电磁波理论相关。  二、电磁波 二、电磁波 针对训练2　(多选)下列关于机械波与电磁波的说法中，正确的是(　　)A．机械波和电磁波本质上是一致的B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象 三、无线电波的发射 问题： 在普通的 LC 振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？ 三、无线电波的发射 第二：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 第一：要有足够高的振荡频率。 振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡频率密切相关。频率越高，发射电磁波的本领就越大。 1.有效发射电磁波的条件和方法 ①减小电容C：增大板间距d，减小正对面积S ②减小自感系数L 振荡电路变为成为一条导线 开放电路 开放 开放 三、无线电波的发射 2.实际应用中的开放电路：1895年，一位年轻的意大利人马可尼（1874－1937）发明了无线电通信技术．线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。 地线 天线 天线和大地构成 一个巨大的电容 三、无线电波的发射 3.载波：用来携带信号的高频电磁波叫作载波 4.调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制 振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅(AM) 频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频(FM) 三、无线电波的发射 三、无线电波的发射 三、无线电波的发射 无线电的发射全过程 调制器 放大器 五个名词 载波 信号 调制 调幅 调频 “运送货物的车辆” “待运送的货物” “装载货物的过程” “装载货物的方式” 三、无线电波的发射 例3实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示．则发射出去的电磁波图像应是(　　) 四、无线电波的接收 ②设备：接收天线 ①原理: 电磁感应现象 ，导体遇到电磁波会产生感应电流。 鱼骨天线 卫星接收天线 各种信号 接收电磁波后首先要从诸多的信号中筛选出自己想要的，这就要设法使我们所需的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。如何实现筛选呢？ 1.接收原理和设备 四、无线电波的接收 2.筛选装置 f=f0 → 调谐：使接收电路发生电谐振的过程 调谐电路 当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。  四、无线电波的接收 这是原信号吗？ 这是原信号+载波 解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来 解调 调幅 调频 （检波） 放大电路 图像 3.解调过程还原声音和图像信号 4.无线电的接收全过程 调谐器 解调器 放大电路 天线 声音 四、无线电波的接收 四、无线电波的接收 电视信号的发射和接收 光信号 图像电信号 声信号 声音电信号 调制 调制 发射机 1.电视信号的采集过程与发射 电视信号的发射和接收 2.电视信号的主要传播方式 ①无线电传输 ②有线网络传输 ③卫星传输 ：电缆、光缆 信号不受外界干扰 收视质量更好 （有线电视） 电视信号的发射和接收 3.电视信号的接收 调谐 接收天线 解调 图像电信号 声音电信号 显示图像 放大器 发出声音 有线传输 光信号 图像电信号 声信号 声音电信号 电视信号的发射和接收 电视信号的发射和接收 四、无线电波的接收 四、无线电波的接收 三、无线电波的发射 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 一、电磁振荡的产生及能量变化 课时对点练 课时对点练 课时对点练 课时对点练 THANKS “ ” 二、交变电流的产生 直流流发电机的原理图 4、交流发电机与直流发电机比较 交流发电机的原理图 A B D C N S 一、电磁感应现象中的感生电场 4、互感的危害与防止 影响因素：形状、大小、匝数、有无铁芯、相对位置等。 实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。 双线绕法 互感的防止电路板