13.4 电磁波的发现及应用 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十三章 电磁感应 与电磁波初步 人教版（2019）必修 第三册 13.4 电磁波的 发现及应用 “顺风耳、千里眼” 电磁波为信息的传递插上了翅膀。 PART 1 电磁场 电磁场 1 奥斯特 电生磁 电流的磁效应 电与磁可以统一吗？ 法拉第 磁生电 电磁感应 麦克斯韦 麦克斯韦 为什么闭合电路中磁通量发生了变化，就会产生电流呢? 电荷的定向移动 电场 闭合导体回路 变化的磁场 电磁场——麦克斯韦的猜想 1 电流 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 麦克斯韦建立了第一个完整的电磁理论体系，科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。 电磁场 1 变化的磁场产生了电场 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 非均匀变 化的磁场 均匀变化的电场 稳定磁场 不再激发 非均匀变化的电场 均匀变化的磁场 稳定电场 激发 激发 激发 激发 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。 电磁场——麦克斯韦的电磁场理论 1 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化 的电场产生磁场。 麦克斯韦认为：变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 麦克斯韦认为：线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。 电磁场 1 B B E E E E PART 2 电磁波 电磁波——电磁波的预言 2 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。 电磁波可以在真空中传播，靠的是电场和磁场的相互“激发”，不需要传播介质。 波速等于光速。光是一种电磁波。 电磁场中储存着能量（场是一种物质存在形式），电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。 赫兹 电磁波——电磁波的验证——赫兹 2 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。 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。 电磁波——电磁波的验证 2 电磁波——电磁波的验证 2 1895年，马可尼利用电磁波成功实现了无线电通信，揭开了人类通信史上的新篇章。 电磁波——电磁波的发展 2 PART 3 电磁波谱 电磁波谱——波的描述 3 波峰：凸起的最高处 波谷：凹下的最低处 波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离 频率：在 1 s 内通过波峰（或波谷）的次数 波速：用来描述波传播快慢的物理量 波峰 波谷 波长 周期：波峰或波谷传播一个波长距离所用时间 对于电磁波在真空中传播的速度等于光速 频率由波源决定。 不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。 电磁波谱——波的描述 3 c＝=λf v＝=λf 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。 波动能力强，主要用于通信、广播、射电望远镜。 有较高的能量，化学作用、荧光作用。可用于消毒、荧光效应、促使人体合成维生素D。 有较强的穿透作用，用于透视、检查金属内部缺陷。 有很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷、医学上的γ刀。 热作用强，主要用于烘干、红外遥感、测温、夜视仪。 感光性强，照明、照相。 电磁波谱 3 λ>1mm，760nm>λ>106nm，700nm>λ>400nm，400nm>λ>5nm，10nm>λ>0.001nm，0.001nm>λ， PART 4 电磁波的应用 电磁波的应用 4 无线充电 无线通信 电磁波的能量 电磁波传递信息 电磁波的应用 电磁波的应用——电磁波具有能量 4 电磁波具有能量，电磁波是真正的物质存在。 物质存在两种形式：场和实物粒子。 场具有能量。 电磁波携带信息的： （1）传播途径： 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 （2）传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 电磁波的应用——电磁波通信 4 电磁波的发现及应用 电磁场 电磁波的应用 真空中光速传播 具有波所有特征，不同介质频率不变，v=λf 电磁波谱，不同波长的波的应用 电磁波的能量 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 电磁场：相互激发的电场、磁场 电磁场的传播 麦克斯韦预言、赫兹验证电磁波的存在 电磁波 电磁波通信 课堂小结 Lavf58.9.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $