第十四章 电磁场
【免费下载】物理学基本教程课后答案 第十四章 电磁场理论的基本概念
第十四章 电磁场理论的基本概念14-1 平板电容器由半径为R 的两块圆形极板构成，用长直电流给其充电， 使极板间电场强度增加率为d E/d t ，L 为两极板间以r 为半径，圆心在电容器对称轴上，圆平面与极板平行的圆．以L 为边界，作曲面S 使圆平面与S形成闭合曲面以包围电容器的一个极板，如图14-1所示，求通过曲面S 的全电流，(1) r <R 时；(2)r >R 时．分析 全电流定理指出，磁场强度沿闭合回路L 的线积分等于通过以L 为边界的曲面S 的全电流，当回路L 一定时，积分值是一定的，与所取曲面形状无关．因此以r 为半径的圆作为回路，通过圆平面的全电流应等于通过曲面S的全电流．由于本题中通过S 的传导电流是未知的，可以计算通过圆平面的全电流获得所需结果．解(1) r <R 时，穿过以L 为边界圆平面的传导电流为零，圆面积为，电位移通量为，位移电流为2r S π=E r SD D 02επψ==tEr t I D d d d d 02D επψ==所以穿过S 面的全电流等于穿过圆平面的全电流，为t Er I I d d 02D επ=+(2) r>R 时, 因为忽略边缘效应，平板电容器的电场局限在极板内，极板面积为，穿过以L 为边界的圆平面的传导电流为零，电位移通量为2R S π=，位移电流为E R SD D 02επψ==tER t I D D d d d d 02επψ==所以穿过S 面的全电流等于穿过圆平面的全电流，为tE R I I D d d 02επ=+14-2 平板电容器的圆形极板半径为R =0.04m ，放在真空中．今将电容器充电，使两极板间的电场变化率为2.5×1012V/(m .s)．求：(1)两极板间位移电流的大小；(2)r =0.02m 处及r=0.06m 处的磁感强度．分析 通常假定平板电容器极板间距很小，可以忽略边缘效应，认为电场局限在两极板间．解(1) 电容器的极板面积为，2R S π=穿过以L 为边界的圆平面的电位移通量为，位移电流为E R SD D 02επψ==tE R t I D D d d d d 02επψ==A111.0A 105.21085.804.014.312122=⨯⨯⨯⨯⨯=--(2)在两极板间取半径为r 的磁场线为安培回路L ，当r =0.02m<R 时，电位移通量为，位移电流为E r SD D 02επψ==tEr t I D d d d d 02D επψ==由于磁场的对称性，H 的方向在圆周回路L 的切线方向，大小处处相等，根据全电流定理，得DII r H +=⋅=⋅⎰π2d Ll H 则T 1078.2d d 2270000-⨯====tEr I r H B D μεπμμ当r =0.06m>R 时，因为电场局限在两极板间，求电位移通量时，只应计入极板的面积，，位移电流为2R πE R SD D 02επψ==tER t I D D d d d d 02επψ==得T1071.3d d 22720000-⨯====tEr R I r H B D μεπμμ14-3 给极板面积S =3cm 2的平板电容器充电，分别就下面两种情形求极板间的电场变化率d E/d t ：(1) 充电电流I =0.01A ；(2)充电电流I =0.5A ．分析极板内的位移电流与极板外的传导电流在大小和方向上相同，给出传导电流的大小相当于给出位移电流的大小，再根据位移电流的定义便可求出d E/d t ．解 极板间位移电流为 I tES DS t t I D D ====d d d d d d 0εψ(1)当充电电流I =0.01A 时，得s)V/(m 1077.3d d 120⋅⨯==SI t E ε(2)当充电电流I =0.5A 时，得s)V/(m 1088.1d d 140⋅⨯==SIt E ε14-4 平板电容器的正方形极板边长为0.3m ，当放电电流为1.0A 时，忽略边缘效应，求(1)两极板上电荷面密度随时间的变化率；(2)通过极板中如图14-4所示的正方形回路abcd(3)环绕此正方形回路的的大小．⎰⋅Ld l B 分析 若极板上电荷面密度，则对于平板电σ容器有D=．σ解 (1) 极板上电荷，根据传导电流的S q σ=定义，有，得tS t q I d d d d σ==s)C/(m 1.11s)C/(m 3.00.1d d 2222⋅=⋅===d I S I t σ（2）正方形回路abcd 间的位移电流为A 0.111A 1.111.0d d d d d d 2D =⨯====tS DS t t I abcda abcda D σψ（3）正方形回路abcd 的磁感强度环流为1.39×10-7 Wb/m==⋅⎰DabcdaI 0d μl B 14-5 证明对任意形状电容器,当电容量C 不变化时,位移电流为, 其中C 为电容器电容, V 为两极板电势差．tVCI D d d =证 对任意形状的电容器, t 时刻极板带电量 q =CV ，当C 不变时I ==tVC t q d d d d tVCI I D d d ==14-6 极板面积为S 的一平板电容器与一电动势为E 的电源相连接, 若电容器两极板间的距离d 随时间变化, 且两极板相互离开的速度的大小为v . 在不考虑电源内阻及线路内阻的情况下, 忽略边缘效应, 求两极板间的位移电流.分析 两极板以速度v 相互离开时, 电容器始终与电源相连, 不考虑电源内阻, 也不考虑线路内阻, 两极板的电势差正好为电源电动势．于是可以计算出极板间场强和电位移矢量．解 板间电位移矢量大小为D =dE E00εε=vS 200)(d d d d dd t S S t D I D E Eεε===14-7 如图14-7所示，匀速直线运动的点电荷+q ，以速度v 向O 点运动，在O 点处画一半径为R 的圆，圆面与v 垂直(v<<c )，试计算通过此圆面的位移电流．应用全电流定理计算圆边缘某一点的磁感强度．设运动电荷与该点的距离为r , 把计算结果与运动电荷的磁感强度计算式作比较.304r q rB ⨯=v πμ分析由运动电荷的磁感强度表示式可以看出，该磁场具有轴对称性，即以电荷运动方向为轴线，与轴线距离相等并与电荷距离相等处磁感强度大小相等、方向在垂直于轴线并以轴线为中心的圆的切线方向．解 半径为R 的圆中心到电荷的距离为x ，其边缘到电荷的距离，如图14-722x R r +=所示，当 v<<c 时, 运动点电荷周围电场具有球对称性，以电荷为中心、r 为半径的球的电位移通量为q ，通过给定圆的电位移通量等于以r为半径以该圆为边界的球冠的通量．球冠面积为，则通过给定圆的)(2x r r -π电位移通量为⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=21222)(114)(2x R x q r x q r x r r qD ππψ因=- v ，则通过圆平面的位移电流为txd d (1)2/32222/3222)(2)(d d 2d d x R qR x R t xR q t I D D +=+-==v ψ分析表明，运动电荷的磁场具有轴对称性，磁场线是垂直于轴线圆心在轴上的一系列同心圆．设圆边缘某点P 的磁感强度为B ，磁场强度为H ，以给定圆为积分回路L ，应用全电流定理和(1)式，得23222L )(22d x R qR I I R H D +=+=⋅=⋅⎰v πl H 2/322)(4x R qR H +=πv由于，，则2/122)(sin x R R +=ϕ22x R r +=2004sin r q H B πϕμμv ==因磁感强度方向在垂直于轴线的圆的切线方向，并利用矢量积的定义，可r ⨯v 以将上式写成矢量式，为304r q r B ⨯=v πμ与运动电荷磁感强度计算公式相同．。
人教版高中物理选修3-4课件第十四章电磁波
知识深化
对麦克斯韦电磁场理论的理解 (1)变化的磁场产生电场 ①均匀变化的磁场产生恒定的电场. ②非均匀变化的磁场产生变化的电场. ③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场. (2)变化的电场产生磁场 ①均匀变化的电场产生恒定的磁场. ②非均匀变化的电场产生变化的磁场. ③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场.
波(涟漪)的形式向外传播，这就是“引力波”.其实只要有质量的物体加速运动就会
产生引力波，不同方式产生的引力波的波长是不一样的.引力波是以光速传播的时空
扰动，是横波.引力波和物质之间的相互作用极度微弱，
因此它的衰减也是极度缓慢的.引力波的发现为我们打
开了研究宇宙的全新窗口，引力波携带着与电磁波截然
不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘.
重点探究
一、麦克斯韦电磁场理论
导学探究
1.电子感应加速器是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下 为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化 的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来 越大.请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？如果 线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗？这个现象告诉我们 什么道理？ 答案 带电粒子受到电场力作用做加速运动.线圈中通入恒定电流时，带电粒 子不会被加速.变化的磁场能产生电场.
二、电磁波
导学探究 如图所示是赫兹证明电磁波存在的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属 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？
答案 当A、B两金属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，使导线环上两小球 间也产生电火花.这个实验证实了电磁波的存在.
电磁场pdf
电磁场
电磁场，是由电磁荷（如电子和质子）在空间中激发的一种物理场。
电磁场是由这些电磁荷的动态分布产生的，其本身就是一个物质，且具有能量和动量。
电磁场的性质和特性可以通过麦克斯韦方程组来描述。
电磁场的性质和特性
电磁场具有一些独特的性质和特性，其中最重要的是它们是相互耦合的，且具有动量和能量。
这使得电磁场在物理学、电信、无线电科学以及众多其他领域中都扮演着关键角色。
在空间中任意给定的点上，电磁场由两个部分组成：电场和磁场。
电场是由电荷在空间中激发的力场，它对电荷施加力，使其移动。
磁场则是由变化的电场产生的，它对放置在其中的导线施加力，使其产生电流。
电场和磁场是相互耦合的，它们之间的这种关系由麦克斯韦方程组描述。
这个方程组表明，变化的电场会产生磁场，而变化的磁场又会产生电场，从而形成一种自我维持的波动，即电磁波。
电磁波的性质
电磁波是电场和磁场的波动现象，它们在空间中以光速传播。
电磁波的性质可以通过它们的频率、波长和相位来描述。
频率是电磁波每秒振动的次数，波长是电磁波在一个振动周期内传播的距离，而相位则是波峰和波谷之间的相对位置。
不同的电磁波具有不同的频率、波长和相位，这决定了它们的行为特性和应用范围。
例如，无线电波用于广播和通信，微波用于雷达和卫星通信，而X射线和伽马射线则用于医学和科学研究。
总之，电磁场是一种重要的物理场，它是由电磁荷在空间中激发的。
电磁场的性质和特性可以通过麦克斯韦方程组来描述，它们是相互耦合的且具有动量和能量。
不同频率、波长和相位的电磁波具有不同的应用范围，这使得电磁场在许多领域中都发挥着重要的作用。
第十四章 磁场.
磁场的来源: 1、永磁体 2、通电导线（电流、运动电荷） 3、变化的电场
磁场的基本性质：对放入其中的磁极、电流和运动电 荷产生力的作用
安培分子电流假说
实验基础：环型电流的磁性和小磁铁的相似
内容：在原子、分子等物质微粒的内部，存在一种永不停止
的环型电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为 一个微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。这两个磁极跟 分子电流不可分割地联系在一起。 分子电流假说对有关现象的解释； 1、磁化现象：一根软铁棒，在未磁化前，内部各分子电流的 取向杂乱无章，它们的磁场相互抵消，对外不显磁性；当软铁 棒受外界磁场的作用时，各个分子电流取向变得大致相同，， 两端显示较强的磁性，形成磁极，被磁化。 2、磁体的消磁：磁体在高温或猛烈敲击下，分子电流取向又变得 杂乱了，磁体发生消磁。
3、环形电流产生的磁场和螺线管通电时产生的磁场很相似， 故让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的大拇指就 是环形导线中心轴线上磁感线的方向。
一、
1、
磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引
。 2、 磁场：磁体或电流周围存在的一种特殊物质，磁体之间、电流 之 间或磁体与电流之间的相互作用就是通过这种特殊物质而产生 的。 3、 磁场的性质：对在它里面的磁极或电流有力的作用。 4、 磁场的方向：磁场是有方向的，其方向是小磁针北极受力的方 向，即小磁针静止时北极所指的方向。 5、 磁场的描述：磁场不仅有方向，而且有强有弱。对此，我们可 用磁感线形象的描述。 6、 磁感线概念：在磁场中描绘出来一些有方向的曲线，曲线上每 点的切线方向都和该点的磁场方向相同。注意：磁感线是用来形象描 述磁场中各点的方向和强弱而假象出来的曲线，实际上并不存在的。 7、 磁感线的物理意义及性质：磁感线的疏密描述磁场的强弱—— 磁感线疏的地方磁场就弱，磁感线密的地方磁场就强；磁感线的每一 点的切线方向描述该点的磁场方向——曲线上每点的切线方向都和该 点的磁场方向相同。磁感线是闭合的，永不相交。 8、 几种常见磁场的磁感线的分布：
麦克斯韦方程组 电磁场
第十四章 麦克斯韦方程组 电磁场第一节 位移电流19世纪以前，人们曾认为电和磁是互不相关联的两种东西。
自从发现了电流的磁效应，人们开始注意到电流（运动电荷）与磁场之间的相互关系，可是很长时间只能看到电流产生磁场，而不能做到磁场产生电流，更谈不上揭示电场与磁场之间的关系。
法拉第发现的电磁感应定律，不仅实现了磁生电，还进一步揭示了变化磁通与感应电动势的关系。
麦克斯韦在前人实践和理论的基础上，对整个电磁现象做了系统的研究，提出了感生电动势来源于变化磁场所产生的涡旋电场，指出了“变化磁场产生电场”的磁场与电场之间的联系。
在研究安培环路定律用于时变电流电路的矛盾之后，他又提出了位移电流的假说，不仅将安培环路定律推广到时变电路中，还进一步指出了“时变电场也产生磁场”的电场与磁场之间的联系。
在此基础上，麦克斯韦总结出将电磁场统为一体的一组方程式，即所称的麦克斯韦方程组，该方程组不仅可以描述时变的电磁场，而且覆盖了静态的电磁场。
麦克斯韦方程组表明，不仅电荷会产生电场，而且变化的磁场也会产生电场；不仅电流会产生磁场，而变化电场也同样会产生磁场。
由此麦克斯韦推断，一个电荷或电流的扰动就会形成在空间传播并相互激发的电场、磁场的波动即电磁波。
麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在（1865年）而且还计算出电磁波的传播速度等于光速。
由此，麦克斯韦将光和电磁波统一在一个理论框架下。
1888年赫兹首次用实验证实了电磁波的发生与存在。
以后的大量实验充分证明了麦克斯韦理论的正确性。
麦克斯韦关于电磁场的理论可以概述为“四个方程、三个关系（电介质、磁介质及导体中的场量关系）、两个假说、一个预言”，它们是宏观电动力学的理论基础。
1．位移电流、全电流麦克斯韦将安培环路定理运用于含电容的交变电路中时，发现了一个突出的矛盾，为了解决这个矛盾，麦克斯韦提出了位移电流的假说。
稳恒电流磁场的安培环路定理具有如下形式：d d L SH l I j s ⋅==⋅⎰⎰ 式中j 为传导电流密度，I 是穿过以闭合曲线L 为边线的任意曲面的传导电流强度（电流密度通量）。
高中物理教案：电磁场的基本概念
高中物理教案：电磁场的基本概念一、引言电磁场是物理学中的重要概念，它描述了电荷和电流产生的力及其相互作用。
在高中物理课程中，学生需要掌握电磁场的基本概念，以便更好地理解和应用相关知识。
本教案将介绍电磁场的定义、性质和表示方法，并结合实例进行详细讲解。
二、电磁场的定义1. 什么是电磁场？电磁场是指由静止或运动带有电荷体而形成的力在空间内传递的现象。
它是由电荷通过空间产生的能量媒介，可以通过对其他带有电荷体施加力来观察和测量。
2. 电磁场存在的原因根据库仑定律，两个相同符号的点电荷之间存在着斥力，而不同符号的点电荷之间存在着吸引力。
这种作用力可以通过势能差来描述，并且可以通过对应位置处单位正试验点上施加一个试验点上单位正试验点所受到作用力来定义。
三、电磁场的性质1. 相互作用性质：(1) 电磁场是通过电荷与空间中其他的带电体相互作用而存在和传递的。
(2) 电磁场具有方向性，其方向由正电荷所受力的方向确定。
2. 连续性性质：(1) 电磁场在空间中无限地延伸。
(2) 在任意一点处为感受到一个大小合适且方向相同的力，电磁场必须连续地传递能量。
3. 矢量性质：(1) 电磁场是具有大小和方向的物理量。
(2) 可以用箭头或线段表示，其长度表示大小，箭头或线段的方向表示方向。
四、电磁场的表示方法1. 坐标线和力正交表示法在坐标系内，可以画出单位正试验点上所受到的力，并沿着相应轴上分割表示不同位置上正试验点所受到的力。
这种方法对于分析简单问题时较为有效。
2. 力等势面描述法根据两个试验点之间作用力沿不同路径相等可得出势能差大小和方向。
通过画出等势面图形，可以更直观地描述电磁场。
五、电磁场的应用举例1. 汽车发动机中的点火系统在汽车发动机中，点火系统将蓄电池的直流电转化为高电压脉冲，点燃混合气体。
这涉及到电磁场的产生和传递过程，通过控制点火线圈中的感应引起了一个高能导致火花塞着火。
2. 太阳辐射对地球的影响太阳辐射在地球上形成电离层之间产生复杂的相互作用。
电磁场
电磁波
简介
电磁感应
简介
电磁场电磁场由近及远的扰动的传播形成电磁波，随时间变化着的电磁场。时变电磁场与静态的电场和磁场 有显著的差别，出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用，并推动了电工技术的发展。
电磁感应
因磁通量变化产生感应电动势的现象：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会 产生电流，这种现象叫电磁感应定律 。
感应电流产生的条件
①电路是闭合且通着的；
②穿过闭合电路的磁通量发生变化；(如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生) .
M.法拉第提出的电磁感应定律表明，磁场的变化要产生电场。这个电场与来源于库仑定律的电场不同，它可 以推动电流在闭合导体回路中流动，即其环路积分可以不为零，成为感应电动势。现代大量应用的电力设备和发 电机、变压器等都与电磁感应作用有紧密。由于这个作用。时变场中的大块导体内将产生涡流及趋肤效应。
电磁辐射
电磁辐射
广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波，通常是指红外线 以下部分。
如何防辐射-使用电脑辐射消除器
电脑辐射消除器通过电源处以电子屏蔽、波形整形、震荡干涉、导出及吸收的方法，使电脑及附属设备的交 流电，达到接近理想的状态，它能够动态发现并跟踪电脑主板、CPU、硬盘、显示器、键盘、鼠标以及与电脑相 连接设备所产生的辐射，通过产品内部的智能芯片模块吸收、转换、消除，有效的从根源上消除了影响我们健康 的隐形杀手——电脑辐射！
发展历史
发展历史
人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。 不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它 们之间的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。但长期 以来，人们只是发现了电和磁的现象，并没有发现电和磁之间的。
电磁场课件
数值计算是通过计算机进行数值计算的方法，可以解决各种复杂的电磁场问题，如电磁 散射、电磁感应等。
矩量法与高频近似方法
矩量法
矩量法是一种将连续的电磁场问题离散化为 一系列矩量项的方法，通过矩量项之间的相 互作用得到电磁场的解。
高频近似方法
高频近似方法是一种在高频情况下对电磁场 问题进行近似求解的方法，如RayleighSommerfeld方法等。
03
电磁场与纳米技术的 结合
纳米技术与电磁场的结合可以实现纳 米级的信息传输和能量转换，有望在 能源、医疗等领域实现创新。
电磁场在环保和可持续发展中的作用
电磁场在污染治理中的应 用
电磁场可以用于处理环境污染问题，如废水 、废气等，通过电磁场的作用，可以实现废 物的有效处理和资源的回收利用。
电磁场在节能减排中的应 用
电磁场可以用于生物组织工程，通过调节电磁场的分布和 强度，可以实现对生物组织的刺激和引导，有望在组织修 复和再生方面发挥重要作用。
CHAPTER 06
附录：电磁场实验及案例分析
电磁场实验操作指南
实验1：电磁感应实验
通过观察电磁感应现象，理解法拉第电磁感应定律和楞次定律。
学生需要使用实验器材，如电源、线圈、磁铁等，进行实验操作，并观察实验结果。通过改变实验条件 ，如改变磁铁的极性或电源的电压，学生可以深入理解法拉第电磁感应定律和楞次定律。
03
学生需要了解电磁场对生物体可能产生的影响，包括热效应和非热效应。通过 研究相关文献和实验数据，学生可以讨论电磁场对生物体的影响及其安全阈值 ，并提出可行的防护措施。
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CHAPTER 02
电磁场的基本原理
库伦定律与高斯定理
高中物理第十四章电磁波章末总结课件选修34高中选修34物理课件
波
赫兹实验 磁波的存在
电磁波的干涉、偏振、衍射等
电磁振荡
12/12/2021
LC振荡电路产生了 周期性 变化的振荡电流
LC振荡电路的周期和频率：T＝2π
LC，f＝2π
1 LC
特点：横波
电磁波 的发射
采用高频率和开放电路 发射 调制 ：调幅和调频
和接收 电
磁
接收 调谐：电谐振 解调 (检波)
波 电磁波与信息化社会：电视、雷达、移动电话、因特网
定义：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱
电磁波谱 包括：无线电波、 红外线 、可见光 、紫外线、 X射线和_γ_射__线__
各种电磁波的特性及应用
12/12/2021
12/12/2021
12/12/2021
第十四章 电磁波
章末总结
知识网络
12/12/2021
电磁
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
波的 发现
麦克斯韦 预言了电磁波的存在，提出了光的电磁说 电磁场：变化的电场和变化的磁场不可分割
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电磁波 电磁波： 电磁场 由近及远向外传播
磁
电磁波的传播速度等于 光速 ，证明了电
电磁场概论
电磁场是一种物理场，它由电荷和电流所产生的电场和磁场组成。
电场描述了电荷间
的相互作用，而磁场描述了电流所产生的效应。
电场是指存在于空间中的电荷周围的力场，可以用电场强度来描述。
电场强度指单位
电荷所受到的力。
在真空中，电场强度与电荷的距离成反比例关系。
电荷之间的相互
作用力可以通过库仑定律来计算，该定律表明，两个电荷之间的相互作用力与它们之
间的距离的平方成反比。
磁场是指存在于空间中的电流周围的力场，可以用磁感应强度来描述。
磁感应强度指
在磁场中，单位长度电流所受到的力。
磁感应强度的大小和方向与电流、距离和方向
有关。
在真空中，电流元产生的磁场可以通过安培环路定理来计算。
电磁场的行为可以通过麦克斯韦方程组来描述，这组方程是描述电磁现象的基本方程。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电场和磁场的产生、传播和相互作用的规律。
这些方程可以用来解释许多物理现象，例如电磁波、光、电磁感应等。
电磁场在许多领域都有广泛的应用，例如通讯、电力、电子技术、医学成像等。
对电
磁场的深入理解和掌握可以为这些领域的发展提供重要的支持和推动。
电磁场知识点总结
电磁场知识点总结导论电磁场是物质世界中的一种基本力场，是描述电荷和电流相互作用的力学场。
它由电磁感应力、电场和磁场组成，是电磁学的重要研究对象。
在自然界中，电磁场无处不在，它影响着我们周围的一切物质和能量的运动，包括自然界中的各种现象和人类社会活动中的各种应用，因此深入了解电磁场知识对我们理解世界、应用科学技术都具有重要意义。
静电场静电场是在没有电荷和电流运动的情况下，由电荷产生的电场。
根据库伦定律，电荷之间的相互作用力与它们之间的距离成反比，与它们之间的电荷量成正比。
在静电场中，正电荷和负电荷之间的相互作用力呈现为静电引力和静电斥力。
由于电荷是守恒量，因此静电场中的电荷分布和电场的性质是可以通过电荷守恒定律来推导和分析的。
电场电场是描述电荷之间相互作用的力学场，它的产生是由电荷空间分布所导致的。
电场的作用是对电荷施加力，它遵循叠加原理和叠加定律，即若有多个电荷在同一点产生电场，则它们产生的电场将叠加，而在空间中任意一点的电场强度和方向是由该点电荷所产生的电场以及其他电荷所产生的电场叠加得到的。
在电场中，对于点电荷来说，其电场强度与电荷量成正比，与电荷与观察点的距离成反比；对于均匀分布的带电体系来说，其电场强度与其电荷量和分布形式相关，可以用高斯定律进行求解；对于非均匀分布的电荷，可以通过积分来求解其电场分布。
电场的性质1. 空间叠加性：电场由多个电荷叠加产生，因此电场遵循空间叠加原理。
2. 叠加原理：叠加原理指出在相同空间中的不同电荷所产生的电场可以进行叠加求和。
3. 电场强度：电场强度是描述电场的物理量，它表示单位正电荷在电场中所受到的力。
4. 电场线：电场线是描述电场方向和强度分布的线，它遵循的规则是电场线与电场方向平行，电场线的密度与电场强度成正比。
5. 高斯定律：高斯定律是描述由带电体系所产生的电场的性质的定律，它可以用来计算均匀分布的电荷所产生的电场。
6. 电场势能：电场势能是电荷在电场中由于位置变化而产生的势能，它与电荷的电压和距离的平方成正比。
电磁场课件
06
电磁波的传播与散射
电磁波的传播特性
电磁波在真空中传播
电磁波可以在真空中传播，不受介质的影响 。
电磁波的传播速度
电磁波的传播速度等于光速，不受频率和波 长的影响。
电磁波的偏振
电磁波具有偏振现象，即电场和磁场的方向 在传播过程中会发生改变。
大气层对电磁波的影响
大气层对可见光的影响
大气层对可见光的透射性较好，因此我们可以直接看到太阳和星星。
详细描述
塞贝克效应是由于两种材料的热膨胀系数不同，使得回路中的热电势发生变化，从而产生了塞贝克电 流。利用塞贝克效应可以制造出一些具有温度控制功能的电子器件，如塞贝克发电机和塞贝克热电机 等。
磁致伸缩效应
总结词
磁致伸缩效应是指铁磁性材料在磁场作用下发生长度或体积的变化现象。
详细描述
磁致伸缩效应是由于铁磁性材料内部的磁畴结构发生变化而引起的。利用磁致伸缩效应可以制造出一些具有特殊 性能的电子器件，如磁致伸缩换能器和磁致伸缩传感器等。
性质 时变电磁场具有周期性变化的性 质，并且满足法拉第电磁感应定 律和麦克斯韦方程组。
应用 时变电磁场在日常生活中有广泛 应用，如交流电、电磁波等。
02
电磁场基本性质
麦克斯韦方程组
01
02
03
静电场方程
描述电荷在空间中产生的 电场强度和电势分布。
恒定磁场方程
描述电流在空间中产生的 磁场强度和磁势分布。
光子与原子相互作用
光子与原子相互作用时，会使原子发 生能级跃迁，放出或吸收能量。
04
电磁场的应用
无线通信
无线电广播与电视
卫星通信
利用电磁波传输声音和图像信号，实 现无线广播和电视通信。
电磁学中的电磁场
电磁学中的电磁场电磁场是电荷和电流产生的物理现象，它对周围的空间和物质产生相互作用。
在电磁学中，电磁场是一个重要的概念，它有助于我们理解电磁现象的本质和相互关系。
1. 电磁场的定义和性质电磁场是指在空间中存在的电磁力和电磁感应的现象。
它由电磁波产生的电场和磁场组成。
电场是由电荷引起的力场，磁场则是由电流引起的力场。
电磁场具有叠加性和相互作用性，可以通过麦克斯韦方程组描述。
2. 电磁场的生成和传播电磁场的生成和传播是通过电荷和电流相互作用而实现的。
当电荷发生移动时，产生的电流会引起周围空间中的磁场；而电荷的分布和运动状态受到周围磁场的影响，从而形成电场。
电磁场以电磁波的形式传播，这种波动传播具有特定的频率和波长。
3. 电磁场的应用电磁场在现代科学和技术中有广泛的应用。
它是无线通信和雷达技术的基础，也是电磁感应、电动力学和光学等领域研究的核心。
电磁场的研究不仅有助于我们理解自然界中的电磁现象，还为电子、通信、能源等领域的发展提供了重要的理论支持。
4. 电磁场的研究方法电磁场的研究方法包括理论分析和实验观测两个方面。
理论分析主要通过麦克斯韦方程组等数学工具对电磁场进行描述和推导；实验观测则通过设计和搭建实验装置，测量电磁场的强度、分布和传播特性等。
5. 电磁场的未来发展随着科学技术的进步，电磁场的研究也在不断深入和拓展。
未来的发展方向包括对电磁场的微观本质进行更深入的探究，以及在纳米和量子尺度上对电磁场进行调控和应用。
同时，电磁场的研究还有望对解决环境污染、能源开发和信息通信等方面的问题提供新的思路和方法。
结语：电磁场作为电磁学的核心概念，对于我们理解和应用电磁现象具有重要意义。
通过对电磁场的研究和应用，我们能够更好地理解自然界中的电磁现象，同时也能够推动科学技术的发展和应用。
随着人类对电磁场的认识不断深入，相信电磁场的未来发展将会给我们带来更多的惊喜和挑战。
初中物理 电磁场
初中物理电磁场电磁场是物理学中的一个重要概念，它涉及到电荷和电流所产生的力和能量传递。
在初中物理中，我们学习了电磁场的基本知识，包括电场和磁场的概念、性质和相互作用等。
接下来，我将从电磁场的基本概念、电场和磁场的特点以及电磁场的应用三个方面，来介绍电磁场的相关知识。
我们来了解一下电磁场的基本概念。
电磁场是指由电荷和电流产生的力和能量的传递媒介，是一种具有物质性质的场。
它包括电场和磁场两个部分，电场是由电荷产生的，磁场是由电流产生的。
电磁场在空间中存在，并且具有方向和强度，我们可以通过电场线和磁力线来表示它们的分布情况。
我们来看一下电场和磁场的特点。
电场是由带电粒子所产生的，它的性质主要有电场强度和电势两个方面。
电场强度表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小，它的方向是从正电荷指向负电荷。
电势是描述电场能量分布的物理量，它表示单位正电荷在电场中的能量。
磁场是由电流所产生的，它的性质主要有磁感应强度和磁通量两个方面。
磁感应强度表示单位电流所受到的力的大小，它的方向是由南极指向北极。
磁通量是描述磁场能量分布的物理量，它表示单位面积内通过的磁力线的数量。
我们来看一下电磁场的应用。
电磁场在生活中和工业生产中有广泛的应用。
例如，电磁场在电力传输中起着重要的作用。
通过电磁场的相互作用，我们可以实现电能的远距离传输和转换。
此外，电磁场还应用于电子设备中，如手机、电视、电脑等，这些设备都是通过电磁场的相互作用来传输和处理信息的。
另外，电磁场还被应用于医学诊断和治疗领域，例如核磁共振成像和放射疗法等。
通过以上的介绍，我们对电磁场有了初步的了解。
电磁场是物理学中一个重要的概念，它涉及到电荷和电流之间的相互作用和能量传递。
电磁场包括电场和磁场两个部分，它们具有不同的性质和特点。
电磁场在生活和工业生产中有广泛的应用，它对我们的生活产生了重要的影响。
通过深入学习电磁场的相关知识，我们可以更好地理解和应用电磁场的原理和机制。
高中人教版物理选修3-4课件：第十四章 1 电磁波的发现 2 电磁振荡
生过程
4.了解LC振荡电路固有周期和固有频率的公式,了解实际生产、生
活中调节振荡电路频率的基本方法-2-VIP特权福利
1
特权说明
VIP用户有效期内可使用VIP专享文档下载特权下载或阅读完成VIP专享文档（部分VIP专享文档由于上传者设置不可下载只能
我的设置随时取消。
累积特权
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答案:能产生振荡电流的电路叫振荡电路。由电感线圈和电容组
成的电路是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路。
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1
电磁波的发现
读一读·思一思
2
电磁振荡
课前篇自主预习
课堂篇探究学习
辨一辨·议一议
三、电磁振荡的周期和频率
阅读教材第80页,通过学习,了解LC振荡电路固有周期和固有频
率的公式。
1.电磁振荡的周期是指哪一段时间?
间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,
形成不可分割的统一体,这就是电磁场。
-11-
1
电磁波的发现
探究一
2
探究二
课前篇自主预习
电磁振荡
探究三
课堂篇探究学习
课堂篇探究学习
当堂检测
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的磁场在周围空间产
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第十四章 电磁场
一、基本要求
1．理解麦克斯韦电磁理论的两个基本概念；
2．熟悉麦克斯韦方程组的积分形式，理解麦克斯韦方程组的物理意义。
二、基本概念和规律
1．麦克斯韦电磁理论的两个基本概念 1）涡旋电场的假设
麦克斯韦在研究和总结法拉弟电磁感应的基础上，注意到电磁现象的特殊性，并将法拉弟电磁感应定律推广，提出涡旋电场的科学假设，即变化的磁场在其周围空间激发涡旋电场，不论其周围空间中有无导体，也不论有无介质或是真空，变化的磁场所激发的涡旋电场总是客观存在的，而且涡旋电场满足：
∮l d t
B
d s
⋅∂∂-=⋅⎰⎰旋
上式表明，涡旋电场旋总是和随时间变化的磁场
t
B
∂∂联系在一起的，涡旋电场是非保守场，有旋场，而且E 旋和
t
B
∂∂的方向成左手定则关系。
于是空间中任意一点的电场旋静E E E +=，而电场的环路定理的普遍形式为
∮l d t
d s ⋅∂∂-=⋅⎰⎰
2）位移电流的假设
麦克斯韦在研究和总结稳恒磁场之安培环路定理的基础上，注意到在非稳恒条件下，电流的不连续性，提出了位移电流的科学假设，其实质是变化的电场在其周围空间激发涡旋电场。
a ．位移电流
通过电场中某截面的位移电流等于通过该截面的电位移通量的时间变化率。
即
d t
dt d I s D D ⋅∂∂=Φ=⎰⎰ 位移电流密度
t
D
j p ∂∂=
即电场中某点的位移电流密度等于该点电位移的时间变化率。
于是安培环路定理的普遍形式为
∮l s d t
D
I l d H S
⋅∂∂+=⋅⎰⎰
式中I 0为传导电流，I 0+I D 称为全电流。
b.位移电流和传导电流之比较
相同点：位移电流和传导电流均按照同一规律激发磁场。
亦即两者在产生磁效应上是完全等效的。
相异点：a ）从引起的原因来看。
传电电流是由电荷的宏观定向运动引起的；
位移电流是由电场随时间变化引起的，而与电荷的宏观定向运动无直接关系。
b ）从电流可以通过的物质来看。
传导电流只有在导体中才能通过；
位移电流只要哪里有随时间变化的电场，在哪里就有相应的位移电流出现。
因此，位移电流在导体中、介质中和真空中都可以通过，不过，在低频时，导体中的位移电流很小，可以忽略。
c)从产生焦耳热来看。
传导电流要产生焦耳热。
位移电流不产生焦耳热。
位移电流没有电荷的宏观运动，一般不引起发热。
但是，在电介质中的位移电流，由于伴有极化电荷的微观运动，特别是在高频交变电场的作用下，使电介质中的分子电矩反复来回颠倒，从而产生热效应，但它不遵从焦耳定律。
2．麦克斯韦方程组
麦克斯韦将电磁场的基本规律系统地总结为麦克斯韦方程组，它的积分形式为
⎰⎰∑=⋅
i
q
d 0 ①
∮l d t
d S
⋅∂∂-=⋅⎰⎰
② ⎰⎰=⋅0s d B
③
d t
I d l
S
⋅∂∂+=⋅⎰⎰⎰
0 ④
运用矢量分析的数学工具，可将上述积分形式方程组变为微分形式
0ρ=⋅∇D
①
t
B
E ∂∂-
=⨯∇ ②
0=⋅∇ ③
t
D
j H ∂∂+
=⨯∇0 ④
麦克斯韦方程组不仅揭示了电磁场的运动规律，更揭示了电磁场可以独立于电荷之外单独存在，这样就更加深了对电磁场物质性的认识。
方程组各方程的物理意义在于：
方程①表示电场是有源场；
方程②表示电荷和变化的磁场都可在其周围空间激发电场，而变化的磁场激发涡旋电场； 方程③表示磁场是无源场；
方程④表示传导电流（及运流电流）和变化的电场都可在其周围空间激发涡旋磁场。
由此可见：变化的电场和变化的磁场之间的互相激发，这不仅说明了电现象和磁现象之间存在着紧密的联系，从而说明了电磁场的统一性。
而且亦指出：只要某处发生电磁扰动，由于电磁场互相激发，它就在空间中运动传播，形成电磁波。
对于各向同性介质，有
E D
r 0εε= ⑤ H B r 0μμ=
⑥
E j γ=0
⑦
麦克斯韦方程组加上上面三个方程，构成了一套完备的方程组，它全面地总结了电磁场的规律。
根据这套方程组，原则上可以解决宏观电磁场的问题。
3．电磁波的性质
麦克斯韦理论预言了电磁波的存在，电磁波可由电磁振荡产生。
电磁波具有以下普遍性质。
1）振动着的电矢量、磁矢量、电磁波传播方向的单位矢量三者，两两互相垂直，即
E ⊥K ，H ⊥K ， E ⊥H
这说明电磁波是横波。
2）和的振动位相相同，且振幅成比例。
H E r r 00μμεε=
3）电磁波的传播速度为
01
μμεεr r U =
在真空中，1==r r με，则
===
C v 0
01
με 3.0×108m ·s -1
即电磁波在真空中传播速度与真空中的光速相等，从而说明光波也是一种电磁波。