4.2 麦克斯韦电磁场理论 4.3 电磁波的发射、传播和接收 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第二节 麦克斯韦电磁场理论 第三节 电磁波的发射、传播和接收 第四章 电磁振荡电磁波 知道有效发射电磁波的两个条件。 知道麦克斯韦电磁场理论，知道麦克斯韦的预言和赫兹实验。 02 01 了解调制、调谐、解调(检波)的概念，了解电磁波的几种传播方式。 03 重点 重点 麦克斯韦电磁场理论 01 机械振动会产生机械波，那么电磁振荡是否也能产生相应的电磁波? 19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦在总结了前人研究成果的基础上，展开了大胆的猜想与假设，建立了具有划时代意义的电磁场理论，预言了电磁波的存在。 麦克斯韦 公司logo 公司logo 情境导入 ①实验基础：如图所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中就会产生感应电流。 两个基本假设 (1)变化的磁场周围会产生电场 公司logo 公司logo 核心知识 ③实质：变化的磁场周围产生电场。即使没有闭合电路，空间仍然存在电场。 ②麦克斯韦的观点：变化的磁场产生电场，导体中的自由电荷受到电场力的驱使做定向移动，使电路中产生感应电流。 两个基本假设 公司logo 公司logo 核心知识 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场周围也会产生磁场。 两个基本假设 (2)变化的电场周围会产生磁场 公司logo 公司logo 核心知识 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 电磁场 变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分离的统一体，即电磁场。 公司logo 公司logo 核心知识 1.(多选)对麦克斯韦电磁场理论理解正确的是 A.稳定的磁场不产生电场 B.稳定的电场产生出稳定的磁场 C.均匀变化的磁场产生出均匀变化的电场 D.周期性变化的电场产生出周期性变化的磁场 √ √ 例题 均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不会产生电场，故A正确，B、C错误； 周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，故D正确。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 非均匀变化的磁场产生变化的电场 周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 公司logo 公司logo 总结提升 (多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是 A.向上的磁场在增强 B.向上的磁场在减弱 C.向上的磁场先增强，然后反向减弱 D.向上的磁场先减弱，然后反向增强 针对训练1 √ √ 变化的磁场产生电场，向上的磁场增强时，感应电流的磁场方向向下，阻碍原磁场的增强，根据安培定则可判断出感应电流方向与题图中电场线方向相同，故A正确，B错误； 同理，当磁场反向减弱时，电场线的方向与题图中电场线方向相同，故C正确，D错误。 伟大的预言 赫兹实验 02 如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两铜球间有电火花时，导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？这个实验证实了什么问题？ 当A、B上的两铜球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两铜球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。 变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 电磁波的产生 公司logo 公司logo 核心知识 (1)如图所示，在电磁波传播过程中，空间中任一点，E和B相互垂直且均与电磁波的传播方向垂直。 电磁波的特点 电磁波是横波。 公司logo 公司logo 核心知识 电磁波的特点 (2)电磁波的频率即为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关。 (3)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，即 v真空＝c＝3.0×108 m/s。光波的本质是电磁波。 公司logo 公司logo 核心知识 (5)电磁波波速c、波长λ及频率f之间的关系为 3.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 (4)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。 电磁波的特点 c＝λf 公司logo 公司logo 核心知识 A.电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联 B.电磁波可以在真空中传播 C.不能用实验验证电磁波的存在 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 √ 2.(2024·湛江市高二期中)如图，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。下列关于电磁波说法正确的是 例题 电磁波传播过程中，电场和磁场是相互关联的，选项A错误； 电磁波可以在真空中传播，选项B正确； 可以用实验验证电磁波的存在，选项C错误； 太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播到地面的，所以画面和声音同步，但不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度，选项D错误。 　　　关于声波和光波，下列说法正确的是 A.光波和声波都属于电磁波 B.声波和光波从空气射入水中时，声波的速度变大，光波的速度不变 C.声波与光波的波速都由波源决定，与介质无关 D.光波属于横波，声波属于纵波 √ 针对训练2 光波属于电磁波，声波属于机械波，故A错误； 声波和光波从空气射入水中时，声波的速度变大，光波的速度变小，故B错误； 声波与光波的波速均与介质有关，故C错误； 光波属于横波，声波属于纵波，故D正确。 电磁波的发射 03 (2)采用开放电路。 要使LC振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间，如图。 有效发射电磁波的条件 1.要有效地向外发射电磁波，LC振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率。 频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。 2.在无线电技术中使用的电磁波称为无线电波。 公司logo 公司logo 核心知识 调 制 (1)概念：把低频的电信号“加载”在高频振荡电流上的过程称为调制。 (2)调制的分类 ①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。 ②调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。 公司logo 公司logo 核心知识 3. (2025·广州市检测)为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施 A.增大电容器极板的正对面积 B.增大电容器极板的间距 C.增大自感线圈的匝数 D.提高供电电压 √ 要增大无线电台向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C。要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C，可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的方法，故B正确。 例题 4.(多选)如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是 A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号 C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变 √ √ √ 题图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确； 由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图甲所示，选项A正确； 题图丙的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。 电磁波的传播与接收 04 无线电波的传播方式主要有三种：地波、天波和直线传播。 (1)沿地球表面传播无线电波的方式称为地波传播。 (2)利用大气中电离层的反射传播无线电波的方式称为天波传播。 (3)沿直线传播无线电波的方式称为直线传播，又叫作空间波。 无线电波的传播方式 公司logo 公司logo 核心知识 2.无线电波的接收原理：电磁波在传播时如果遇到导体，会使导体中产生感应电流，空中的导体可以用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。 无线电波的接收原理 鱼骨天线 卫星接收天线 公司logo 公司logo 核心知识 (2)解调：从高频振荡电流中“检”出它所携带的低频信号电流的过程称为检波。检波是调制的逆过程，所以又叫解调。 无线电波的接收方法 (1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 电谐振：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，这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振。 公司logo 公司logo 核心知识 5.调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应 A.加大电源电压 B.减小电源电压 C.增加谐振线圈的圈数 D.减少谐振线圈的圈数 √ 由于f＝，C越小、L越小，f越大。动片旋出，正对面积S减小，C减小，f增大，S调到最小时，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须使L减小，即减少谐振线圈的圈数，选项C错误，D正确； 频率f与电源电压无关，选项A、B错误。 例题 调谐电路的调节，要特别注意以下问题： (1)调节方向：由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小。 (2)频率公式f＝，根据(1)中的调节方向，可进一步准确判定电容C和自感系数L是该调大还是调小。 公司logo 公司logo 总结提升 麦克斯韦电磁场理论 电磁波的发射、传播和接收 两个基本假设 麦克斯韦预言的电磁波的特点 赫兹实验 假设一：变化的磁场周围会产生电场 假设二：变化的电场周围会产生磁场 电磁波的发射、传播和接收 有效发射电磁波的条件 调制 调幅 调频 调谐 解调 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $