《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第4章电磁振荡与电磁波2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第4章电磁振荡与电磁波2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2电磁场与电磁波电磁场与电磁波课前前基基础认知知课堂堂重重难突破突破素养素养目目标定位定位随随 堂堂 训 练素养目标定位目目 标标 素素 养养1.知道变化的磁场产生电场知道变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。变化的电场产生磁场。2.知道变化的电场和磁场总是相互联系的知道变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割形成一个不可分割的统一的电磁场。的统一的电磁场。3.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律。了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律。知知 识识 概概 览览课前基础认知一、电磁场一、电磁场1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设。麦克斯韦电磁理论的两个基本假设。(1)变化的磁场产生
2、变化的磁场产生电场电场(如图甲所示如图甲所示)。(2)变化的电场产生变化的电场产生磁场磁场(如图乙所示如图乙所示)。甲甲变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 乙乙变化的电场产生变化的电场产生磁场磁场 2.电磁场电磁场:变化的电场和磁场总是相互变化的电场和磁场总是相互联系联系的的,形成一个不可形成一个不可分割的统一的电磁场。分割的统一的电磁场。3.电磁波的产生电磁波的产生:如果在空间某区域有周期性变化的电场如果在空间某区域有周期性变化的电场,就就会在周围引起变化的磁场会在周围引起变化的磁场,变化的电场和磁场又会在较远的变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场
3、由空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播近及远地向周围传播,形成了电磁波。形成了电磁波。微判断微判断1(1)变化的电场一定产生变化的磁场。变化的电场一定产生变化的磁场。()(2)变化的磁场周围一定存在着电场变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关与是否有闭合电路无关。()(3)周期性变化的磁场产生同频率变化的电场。周期性变化的磁场产生同频率变化的电场。()(4)变化的电场和变化的磁场相互关联变化的电场和变化的磁场相互关联,形成一个统一的场形成一个统一的场,即即电磁场。电磁场。()(5)电场周围一定存在磁场。电场周围一定存在磁场。()(6)磁场周围一定存
4、在电场。磁场周围一定存在电场。()二、电磁波二、电磁波1.电磁波的特点。电磁波的特点。(1)电磁波是电磁波是横波横波,电磁波在空间传播不需要电磁波在空间传播不需要介质介质。(2)电磁波的波长、频率、波速的关系为电磁波的波长、频率、波速的关系为v=f;在真空中在真空中,电磁电磁波的速度波的速度c=3.0108 m/s。2.电磁波能产生反射、折射、干涉和电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射衍射等现象。等现象。3.赫兹的电火花。赫兹的电火花。(1)赫兹实验的分析。赫兹实验的分析。当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间出周围空间出现了迅速变化的现了迅速
5、变化的电磁场电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式。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在空间传播。当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出它在导线环中激发出感应电动势感应电动势,使得导线环的空隙中也产生了火花使得导线环的空隙中也产生了火花,说明这个导说明这个导线环接收到了电磁波。线环接收到了电磁波。结论结论:赫兹实验证实了赫兹实验证实了电磁波电磁波的存在的存在,检验了麦克斯韦电磁场检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。理论的正确性。(2)赫兹的其他成果。赫兹的其他成果。赫兹观察到了电磁波的反射、赫兹观察到了电磁波的反射、折射折射、干涉干涉、偏振和衍射等现、偏振和衍射等现
6、象。他还测得电磁波在真空中具有的速度等于光速象。他还测得电磁波在真空中具有的速度等于光速c,证明了证明了电磁波与光的统一性。电磁波与光的统一性。微判断微判断2(1)电磁波和光在真空中的传播速度都是电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0108 m/s。()(2)电磁波在真空和介质中传播速度相同。电磁波在真空和介质中传播速度相同。()(3)只要有电场和磁场只要有电场和磁场,就能产生电磁波。就能产生电磁波。()(4)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。电磁波在同种介质中只能沿直线传播。()课堂重难突破一一 正确正确理解麦克斯理解麦克斯韦的的电磁磁场理理论重难归纳1.电磁场与静电场、静磁场的比较。电磁场
7、与静电场、静磁场的比较。(1)三者可以在某空间混合存在三者可以在某空间混合存在,但由静电场和静磁场混合的但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发形成的统空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发形成的统一体。一体。(2)变化的磁场周围产生电场变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象是一种普遍存在的现象,跟闭合跟闭合电路是否存在无关。电路是否存在无关。(3)有单独存在的静电场有单独存在的静电场,也有单独存在的静磁场也有单独存在的静磁场,但没有静止但没有静止的电磁场。的电磁场。2.电场和磁场的变化关系电场和磁场的变化关系。特别提醒特别提醒变化变化的电场一定能产生磁
8、场的电场一定能产生磁场,但不一定能产生变化的磁场但不一定能产生变化的磁场,如如均匀变化的电场产生稳定的磁场均匀变化的电场产生稳定的磁场;同理同理,变化的磁场也不一定变化的磁场也不一定产生变化的电场产生变化的电场。如图所示如图所示,磁体相对于闭合线圈上下运动时磁体相对于闭合线圈上下运动时,闭合线圈中的自闭合线圈中的自由电荷做定向移动由电荷做定向移动,自由电荷受到什么力的作用自由电荷受到什么力的作用?这能否说明这能否说明变化的磁场产生了电场变化的磁场产生了电场?如果没有导体如果没有导体,情况会怎样情况会怎样?提示提示:磁体上、下运动时磁体上、下运动时,导体中自由电荷定向移动导体中自由电荷定向移动,
9、说明电荷说明电荷受到电场力作用受到电场力作用,即导体处在电场中。磁体的上、下运动使即导体处在电场中。磁体的上、下运动使线圈处在变化的磁场中线圈处在变化的磁场中,这表明变化的磁场周围产生了电场。这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体如果没有导体,该处仍会产生电场。该处仍会产生电场。典例剖析【例【例1】(多选多选)关于电磁场理论的叙述正确的是关于电磁场理论的叙述正确的是()A.变化的磁场周围一定存在着电场变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关与是否有闭合电路无关B.周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相
10、互关联变化的电场和变化的磁场相互关联,一定能形成一个统一一定能形成一个统一的场的场,即电磁场即电磁场D.电场周围不一定存在磁场电场周围不一定存在磁场,磁场周围不一定存在电场磁场周围不一定存在电场答案答案:ABD解析解析:变化的磁场周围产生电场变化的磁场周围产生电场,当电场中有闭合回路时当电场中有闭合回路时,回路回路中有电流中有电流,若无闭合回路电场仍然存在若无闭合回路电场仍然存在,选项选项A正确。若形成正确。若形成电磁场必须要有周期性变化的电场或磁场电磁场必须要有周期性变化的电场或磁场,选项选项B正确正确,C错误。错误。电场电场(或磁场或磁场)周围不一定存在磁场周围不一定存在磁场(或电场或电场
11、),选项选项D正确。正确。特别提醒特别提醒对对麦克斯韦电磁场理论中麦克斯韦电磁场理论中“变化变化”的的理解理解如何变化电场磁场恒定恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场非均匀变化非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场周期性变化周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场学以致用1.下列下列关于电场与磁场的产生的理解正确的是关于电场与磁场的产生的理解正确的是()答案答案:C 解析解析:题中选项题中选项A、B所描述的磁场是稳定的所描
12、述的磁场是稳定的,由麦克斯韦电磁由麦克斯韦电磁场理论可知其周围空间不会产生电场场理论可知其周围空间不会产生电场,选项选项A、B错误。题中错误。题中选项选项C描述的是周期性变化的磁场描述的是周期性变化的磁场,它能产生同频率周期性变它能产生同频率周期性变化的电场化的电场,且磁通量的变化率最大时电场强度最强且磁通量的变化率最大时电场强度最强,其相位差其相位差为为 ,选项选项C正确。题中选项正确。题中选项D所描述的是周期性变化的电场所描述的是周期性变化的电场,在其周围空间产生周期性变化的磁场在其周围空间产生周期性变化的磁场,其相位差应为其相位差应为 ,而不而不是是,选项选项D错误。错误。二二 对电磁波
13、的理解磁波的理解重难归纳1.电磁波的物质性。电磁波的物质性。(1)电磁波占有时间、空间。电磁波占有时间、空间。(2)电磁波具有运动质量电磁波具有运动质量(静止质量为零静止质量为零)。(3)电磁波具有能量。电磁波具有能量。2.电磁波的传播。电磁波的传播。电磁场是物质电磁场是物质,电磁波是物质传播的形式电磁波是物质传播的形式,是靠电和磁的相互是靠电和磁的相互“感应感应”而传播的而传播的,可以脱离电荷而独立存在。故其传播不需要可以脱离电荷而独立存在。故其传播不需要介质介质,在真空中也能传播。在真空中也能传播。3.电磁波具有波的共性电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射等现象。电磁波与能产生干涉、衍射等
14、现象。电磁波与物质相互作用时物质相互作用时,能发生反射、吸收、折射等现象。能发生反射、吸收、折射等现象。4.电磁波的波速、波长与频率的关系电磁波的波速、波长与频率的关系:c=f。5.电磁波与机械波的比较。电磁波与机械波的比较。比较项目机械波电磁波不同点研究对象力学现象电磁现象周期性位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播情况传播需要介质,波速与介质有关,与频率无关传播无需介质,在真空中波速等于光速c,在介质中传播时,波速与介质和频率都有关产生机理由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡等激发横波与纵波可能是横波,也可能是纵波横波相同点(1)可以发生反射、折射
15、、干涉和衍射(2)传递能量的一种方式(3)满足v=f5G是指第五代通信技术是指第五代通信技术,采用采用3 3005 000 MHz频段的无线电频段的无线电波波。第四。第四代移动通信技术代移动通信技术4G,其频段范围是其频段范围是1 8802 635 MHz。5G网络的传输速率网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小指单位时间传送的数据量大小)可达可达10 Gbps(bps为为bits per second的英文缩写的英文缩写,即比特率、比特即比特率、比特/秒秒),是是4G网络的网络的50100倍。思考下面问题倍。思考下面问题:(1)4G信号和信号和5G信号信号哪种更容易发生衍射现象哪种更容易
16、发生衍射现象?(2)4G信号和信号和5G信号相遇能发生信号相遇能发生稳定干涉现象吗稳定干涉现象吗?(3)5G信号与信号与4G信号在水中的传播速度哪信号在水中的传播速度哪种更大种更大?提示提示:(1)4G信号频率低信号频率低,波长长波长长,更容易发生衍射现象。更容易发生衍射现象。(2)两两种不同频率的波不能发生稳定干涉。种不同频率的波不能发生稳定干涉。(3)同种介质中电磁波同种介质中电磁波的传播速度与频率有关的传播速度与频率有关,频率越高频率越高,传播速度越小传播速度越小,在水中在水中4G信信号比号比5G信号传播速度大。信号传播速度大。典例剖析【例例2】(多选多选)下列关于电磁波与声波的说法正确的是下列关于电磁波与声波的说法正确的是()A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的声波是声源的振动向远处传播振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质声波的传播有时也不需要介质C.由空气进入水中传播时由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小电磁波的传播速度变小,声波的传声波的传播速度变大播速度变大D
