5.3 初识电磁波及其应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

第五章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用 电磁波与我们的生活息息相关。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。为什么电磁波能得到这样的广泛的应用？它与机械波有何不同？最初电磁波是如何被发现的呢？ 1.变化的磁场产生电场 思考 猜测 麦克斯韦认为： 在变化的磁场中闭合电路产生感应电流的实质是变化的磁场产生了电场。 既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？ 一、电磁波的产生 2.变化的电场产生磁场（电场与磁场的对称之美） ①均匀变化的电场产生恒定的磁场 ②周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，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。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 3.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场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。于是，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。一个伟大的预言诞生了—— 空间可能存在电磁波 激发 电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。 电磁波形成示意图： 非均匀变 化的磁场 变化电场 若是均匀变化 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 变化磁场 若是均匀变化 稳定电场 若非均匀变化 激发 激发 激发 4.赫兹的电火花实验 现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。 捕捉电磁波演示 光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动。 赫兹的贡献：1886年，德国科学家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。 电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。 二、电磁波的应用 1.电视 ①电视信号的发射：用话筒把声音信号转换成音频电信号,用摄像机把图像信号转换成视频电信号,但音频、视频电信号不能直接发射出去.由载波发生器产生高频电磁波,通过调制器把音频、视频电信号加载到高频电磁波上.最后通过天线把载有音频、视频电信号的电磁波发射出去。 ②电视信号的接收 接收机收到高频电磁波以后,利用电视机的调谐器选出我们所需要的某一频率的电磁波,再从高频电信号中取出音频、视频电信号,音频电信号经放大后送到扬声器,转换成声音;视频电信号送到显像设备,转换成图像 2.雷达 （1）雷达系统一般由天线、发射机、接收机等组成 （2）工作原理:利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性来确定目标物体的位置 卫星通信利用距地面约 36000 km 高处的地球同步卫星传递微波通信信号。 只要在地球高空轨道上设置三颗同步卫星， 卫星通信网就基本可以覆盖整个地球表面， 进行全球国际通信和电视节目转播。卫星通信具有覆盖面广、 通信距离长、不受地理环境限制，以及投资少、见效快等独特的优点。目前， 卫星通信主要分为国际卫星通信、 区域卫星通信和国内卫星通信。 1.电磁辐射的危害 （1）干扰通信系统 （2）使自动控制装置发生故障 （3）飞机导航仪表发生错误和偏差， （4）影响地面站对人造卫星、宇宙飞船的控制。 （5）干扰电视信号， 使电视图像不清晰或变形， 并发岀令人难以忍受的噪声。 （6）过量的电磁辐射对心脏、 血液和眼睛等都有很大的危害。 三、电磁污染及防护 （1）从电磁波源方面来防护，可以通过技术革新减小电磁波发射功率，或者采用替代措施，将向空间发射的电磁波信号改为通过电缆或光缆传送。 （2）从电磁波的传播途径方面来防护，可以采用屏蔽的方法，将电磁辐射源与外界隔离，阻止它向外扩散与传播，或者将电磁辐射源建在远离人群的地方，使电磁波的强度随距离的增大而衰减。 （3）对于无屏蔽条件或虽然采取了屏蔽措施但不能完全屏蔽的情况，在电磁波辐射区域工作的人员必须采取个人防护措施，如穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜等，以减轻电磁辐射对人体的伤害。 2.电磁辐射的防护 一、电磁波的产生 “磁生电” 赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。 麦克斯韦猜想与假设： 1.变化的磁场产生电场 “电生磁” 2.变化的电场产生磁场 麦克斯韦预言了电磁波的存在预言光是一种电磁波 二、电磁波的应用 三、电磁污染及防护 1.关于电磁波，下列说法中正确的是( ) A.变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B.麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在 C.电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D.各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 B 2.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ） A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场 【正确答案】D Lavf58.12.100 $