电磁场与电磁波
电磁场和电磁波
2.将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用 绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围 空间 A．会产生变化的磁场 B．会产生稳定的磁场 C．不产生磁场 D．会产生振荡的磁场 [误解]认为只有电流的周围存在磁场，电容器中没有 电流通过，周围就不存在磁场。实际上，本题应根据 麦克斯韦电磁场理论来分析：由于对电容器充电后没 有断开电源，电容器两极板间电势差不变，根据 可知Q与d成反比。故当缓慢拉 大电容器两极板间的距离时， 电容器内部的电场作非均匀变化， 在它周围产生变化的磁场，选项（A）正确。
t
则电场力做功NeE应该等于电子的 动能EK，所以有N= EK/Ee，带入数 据可得N=2.8×105周。
2.电磁波 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围 空间传播开去，就形成了电磁波。 有效地发射电磁波的条件是：⑴频率足够高（单位 时间内辐射出的能量P∝f 4）；⑵形成开放电路（把 电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去）。 电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波 的传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播 不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。在真 空中的波速为c=3.0×108m/s。 3.电磁波的应用 要知道广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波 的具体应用。
3.如图1所示的是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内 光滑、槽的宽度和深度处处相同。现将一直径略小于 槽宽的带正电的小球放入槽内，让小球获一初速度v0 在槽内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向 下穿过小槽外径所包围的面积，磁感应强度的大小随 时间成正比增大，设小球运动过程中带电量不变，那 么 A．小球受到的向心力大小不变 B．小球受到的向心力大小增加 C．磁场力对小球做功 D．小球受到的磁场力不断增加 [误解] 因为磁场力对带电小球不做功，所以小球的速 度大小不变。由于小球运动的半径又不变，则小球受 到的向心力不变，选（A）。 [正确解答] 选（B），（D）。
电磁场和电磁波
电磁场和电磁波是物理学中的两个基本概念。
电磁波和电磁场有什么区别？
电磁场
一般来说，电磁场是指相互联系的交变电场和磁场。
电磁场是带电粒子运动产生的物理场。
在电磁场中，磁场的任何变化都会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。
这种交变电磁场不仅可以存在于电荷、电流或导体周围，而且可以在空间中传播。
电磁场可以看作是电场和磁场之间的联系。
电场由电荷产生，运动电荷产生磁场。
什么是电磁波
电磁场的传播构成电磁波。
又称电磁辐射，例如，我们常见的电磁波有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和r射线。
这些是电磁波，但是这些电磁波有不同的波长。
其中，无线电波的波长最长，R射线的波长最短。
另外，人眼能接收到的电磁波的波长通常在380到780纳米之间，这就是我们通常所说的可见光。
一般来说，只要物体本身的温度大于绝对零度（即零下273.15摄氏度），除了暗
物质外，还会发射电磁波。
然而，没有一个物体的温度低于-273.15℃，所以可以说我们周围的物体会发射电磁波。
电磁波以光速传播。
谁最先发现电磁波的？历史上，电磁波首先由詹姆斯·麦克斯韦在1865年预言，然后在1887年至1888年由德国物理学家海因里希·赫兹证实。
展开：
《电磁场与电磁波第四版》是高等教育出版社于2006年1月出版的一本书。
作者是谢丽和饶克金。
本书可作为普通高校电子信息、通信工程、信息工程等专业电磁场和电磁波课程的教材，也可供工程技术人员参考。
第12章-电磁感应 电磁场和电磁波
0n1I1
则穿过半径为 r2 的线圈
的磁通匝数为
N2Φ21 N2B1(π r12 )
n2lB1(πr12 )
代入 B1 计算得 2 N2Φ21 0n1n2l(πr12 )I1
则
M 21
N 2Φ21 I1
0n1n2l(πr12 )
33
12-3 自感和互感
例3 上题中，若通过长度为 l2 的线圈 N2 的电流为 I2 ， 且 I2 是随时间而变化的，那么，因互感的作用，在线 圈 N1 中激起的感应电动势是多少呢？ 解 通过线圈 N1 的磁通匝数为
dV
V 2
36
12-4 磁场的能量 磁场能量密度
例1 有一长为 l 0.20m 、截面积 S 5.0cm2 的长直 螺线管。按设计要求，当螺线管通以电流 I 450mA 时，螺线管可储存磁场能量 Wm 0.10J . 试问此长直螺
线管需绕多少匝线圈？
解 由上一节可知，长直螺线管的自感为
L 0N 2S / l
i
OP Ek dl
(v
B)
dl
OP
l
p
i
设杆长为 l
i
vBdl vBl
0
o
16
12-2 动生电动势和感生电动势
例1 一长为 L 的铜棒在磁感强度为 B 的均匀磁场中,
以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转
动，求铜棒两端的感应电动势.
解 di (v B) dl
vBdl
螺线管储存的磁场能量为
Wm
1 2
LI 2
1 2
0 N 2S
l
I2
N 1 ( 2Wml )1/ 2 1.8104匝
当 dL 0 dt
电磁场与电磁波技术
雷达测距：利用电磁波的反射和传播特性，测量目标距离
雷达测速：通过分析电磁波的多普勒效应，测量目标速度
无线电导航：利用无线电信号确定船只、飞机等物体的位置和航向
卫星导航系统：利用电磁波信号实现定位和导航
雷达导航：利用电磁波探测目标并进行定位
汇报人：
电磁场与电磁波技术
目录
添加目录标题
电磁场与电磁波的基本概念
电磁场与电磁波的应用
电磁场与电磁波的危害与防护
电磁场与电磁波的未来发展
添加章节标题
电磁场与电磁波的基本概念
电磁场是由电荷和电流产生的空间区域
电磁场包含电场和磁场两个分量
电磁波是电磁场中的波动现象，具有能量和动量
电磁波的传播速度等于光速
电磁波的传播速度等于光速
电磁波是由电磁场中的振荡电场和振荡磁场相互激发产生的
电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
电磁波的频率越高，传播速度越接近于光速
波动性：电磁波具有波动性质，可以像水波一样传播。
粒子性：电磁波具有粒子性质，可以像光子一样传播。
传播速度：电磁波在真空中的传播速度为光速。
频率范围：电磁波的频率范围非常广泛，从低频到高频都有应用。
合理布局：合理规划电磁波发射源和接收器的布局，避免形成有害的电磁辐射环境。
电磁场与电磁波的未来发展
新型电磁材料的发展趋势：高效能、环保等
新型电磁材料的应用领域：通信、雷达、导航等
新型电磁材料的特点：高导电性、高磁导率等
新型电磁材料的种类：铁氧体、碳纳米管等
简介：高效电磁波吸收与反射材料在电磁场与电磁波技术中具有重要应用，能够有效地吸收和反射电磁波，降低电磁干扰和电磁辐射。
电磁场与电磁波
RR E r B d )(=(James Clerk Maxwell 1831-1879)在自由空间ρ = 0, J c = 0∇⋅ D = 0∂B ∇× E = − ∂t∇⋅B = 0 ∂D ∇× H = ∂t微分形式∇⋅ D = ρ∂B ∇× E = − ∂t∇⋅B = 0∂ ∂ ∂ ˆ ˆ ˆ ∇=i + j +k ∂x ∂y ∂z 22∂D ∇× H = Jc + ∂t在自由空间结合ρ = 0, J c = 0∇⋅ D = 0∂B ∇× E = − ∂t∇⋅B = 0 ∂D ∇× H = ∂t和D=εE B= μH∂ E ∇ E = με 2 ∂t2 2可以得到：∂ H ∇ H = με 2 ∂t2 2 2 2 2 2∂ ∂ ∂ 其中 ∇ = 2 + 2 + 2 ∂x ∂y ∂z23电、磁分量都具有波 动特征——电磁波！ 当电磁波沿x方向传播时结合D=εE B= μH∂ E ∇ E = με 2 ∂t2 2可以得到：∂ Ey ∂ Ey 2 = με 2 ∂t ∂x2 2∂ Hz ∂ Hz 2 = με 2 ∂x ∂t2 2和∂ H ∇ H = με 2 ∂t2 2其中∂ ∂ ∂ ∇ = 2+ 2+ 2 ∂x ∂y ∂z2 2 2 224电、磁分量都具有波 动特征——电磁波！ 当电磁波沿x方向传播时即：若设电场方向沿y方向， 磁场必为z方向！yE yHzux∂ Ey ∂ Ey 2 = με 2 ∂t ∂x2 2z2∂ Hz ∂ Hz 2 = με 2 ∂x ∂t2 2比较波动方程电磁波 u = 波速为1∂ ξ 1 ∂ ξ 2 = 2 2 u ∂t ∂x225με*电磁波波速与光矢量* 真空中u=1μ0ε 01= 3 × 108 mcs——光速 c推测：光也是电磁波！ 在介质中 u =με=n= εr c = μ rε r n n = μ rε r — 折射率在光波段μr=1 ，与物质作用的主要是 E矢量E ——通常被称为光矢量！注意：在BEC(Bose-Einstein Condensation)介质中，光的传 播速度可以慢到大约为17m/s。
电磁场和电磁波
电磁场和电磁波是物理学中的两个基本概念。
电磁场和电磁波有什么区别？
电磁场
一般来说，电磁场是指彼此相关的交变电场和磁场。
电磁场是由带电粒子运动产生的一种物理场。
在电磁场中，磁场的任何变化都会产生电场，而电场的任何变化都会产生磁场。
这种交变电磁场不仅可以存在于电荷，电流或导体周围，还可以在空间中传播。
电磁场可以看作是电场与磁场之间的联系。
电场是由电荷产生的，磁场是由移动电荷产生的。
什么是电磁波
电磁场的传播构成电磁波。
也称为电磁辐射，例如，我们常见的电磁波是无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线，r射线。
这些是电磁波，但是它们具有不同的波长。
其中，无线电波的波长最长，而R射线的波长最短。
另外，人眼可以接收到的电磁波长度通常在380至780 nm之间，这就是我们通常所说的可见光。
一般来说，只要物体本身的温度大于绝对零（即负273.15℃），除暗物质外，它
还会发出电磁波。
但是，没有物体的温度低于-273.15℃，因此可以说我们周围的物体发出电磁波。
电磁波以光速传播。
谁首先发现电磁波？从历史上看，电磁波最初是由詹姆斯·麦克斯韦（James Maxwell）在1865年预测的，然后在1887年至1888年被德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）确认。
扩大：
第四版《电磁场和电磁波》是谢福芳，饶克金等人于2006年1月由高等教育出版社出版的书。
本书可作为普通电子院校电子信息，通信工程，信息工程等专业的电磁场和电磁波课程的教材，也可供工程技术人员参考。
电磁场与电磁波第四章时变电磁场
第 4 章 时变电磁场
电磁场与电磁波第四章时变电磁 场..
电磁场与电磁波
第 4 章 时变电磁场
2
4.1 电磁场波动方程
麦克斯韦方程 —— 一阶矢量微分方程组，描述电场与磁场 间的相互作用关系。
波动方程 —— 二阶矢量微分方程，揭示电磁场的波动性。
麦克斯韦方程组
波动方程。
无源区域中电磁场波动方程
时变电磁场唯一性定理
在以闭曲面S为边界的有界区域V 中，
V
如果给定t＝0 时刻的电场强度和磁场强度 S
的初始值，并且当t 0 时，给定边界面S
上的电场强度或者磁场强度的切向分量已知，那么，在 t > 0 的
任何时刻，区域V 中的电磁场都由麦克斯韦方程组唯一确定。
唯一性定理指出了获得唯一解所必须给定的边界条件。
第 4 章 时变电磁场
17
4.5.1 简谐电磁场的复数表示
简谐场量的复数表示形式
设 A(r,t)是一个以角频率 随时间t 作余弦变化的场量，它
可以是电场或磁场的任意一个分量，也可以是电荷或电流等变量，
它与时间的变化关系可以表示为：
A ( r ,t) A 0 c o s [t ( r ) ]
实数表示法 或称瞬时表示法
只要把微分算子 用 j 代替，就可把麦克斯韦方程转换为
t
简谐电磁场复矢量之间的关系，而得到简谐场的麦克斯韦方程。
H
J D t
E
B t
B 0
D
Hm
Jm
j D m
Em
j B m
Bm 0
D m m
H J j D
E j B
D
式中A0代表振幅、 ( r )为与坐标有关的相位因子。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
电磁场和电磁波
强度的波的表达式是 强度的波的表达式是：
Ez
E0co2s(tx) 则磁场
解： (1)、E 波和H 波同位相：
(A)Hy 0 0E0co2s(tx)
cos2(t x) (2)、两波振幅满足：
(B)Hz 0 0E0co2s (t x) (C)Hy 0 0E0co2 s(t x)
(D)Hy 0 0E0co2s (t x)
电荷和电流、电场和磁场随时间作周期性变化的现象。
振荡电路：
产生电磁振荡的电路。
无阻尼自由振荡电路：
电路中没有任何能量耗散(转换为焦耳热、电磁辐射等)， 称为无阻尼自由振荡电路。
振荡方程：
振荡电路所遵循的欧姆定律。
一、电磁波的产生与传播 1、LC振荡电路辐射电磁波的条件
•振荡频率足够高——辐射能量与频率的四次方成正比， •电路开放——LC是集中性元件，电场能量集中在电容器中， 磁场能量集中在线圈中，为了把电磁能辐射出去，电路必须 是开放型的。
电磁波是横波，E⊥r，H⊥r
电场与磁场的振动相位相同。
E r,tE 0co stv r E 0co s tkx H r,tH 0co tsv r H 0co tskx
在离电偶极子很远的地方，则可以看成是平面波
二、电磁波的特性
01
E＝ H
E＝ H 02
03
04
电磁波是横波， 电矢量、磁矢量 与传播速度垂直
x(i )
(D) H dl 0
L1
L2
L1
.
解： HdlI
回路1部分电流 回路2全部电流
C
L1
dD
2、电位移矢量的时间变化率
的单位是？
dt
(A)、库仑 / 米2 (B)、库仑 / 秒 (C)、安培 / 米2 (D)、安
电磁场和电磁波的区别
电磁场和电磁波的区别
电磁波能在任何介质传播，这是非常肯定的。
但是当电磁波在传播的途中遇到固体阻碍物的时候，特别是金属一类的阻碍物的时候，电磁波的能量就会减弱或者消失。
那是因为固体阻碍物，特别是金属的密度大，当电磁波要穿越它也就是通常说的电磁波的传播的时候，电磁波微弱的能量就要被它吸收掉。
所以，我们通常要对一般的电磁波进行屏蔽的时候，非常简单的拿个金属罩住就行了。
如果电磁波的能量足够大，你就可以看到波的传播了，高中或大学的试验室可以提供波在固体物质传播的试验。
像你所说的，电磁波是由电磁场扰动形成的，所以就是因为有了电磁场的作用才有了电磁波的传播，所以电磁场不论你中间是是什么介质，它都是客观存在的，它的存在形成了电磁波。
你可以这样认为电磁场是不能传播的，电磁场扰动形成的电磁波才能传播。
电磁场是以波的形式向外传波的电磁场实质是空间传波的电场与磁场变化的电场周围产生磁场变化的磁场周围又产生电场这样电磁场就以这两种横波的形式向外传波电场和磁场在传波的过程中相互转化且电场平面与磁场平面互相垂直如果说如何开始传波就是空间变化的电场或磁场产生的那一刻就开始传播了，书上说电磁
场能传播，只有这个解释最合理了。
电磁场和电磁波
基本形式，它是客观实在，而不仅是人为的数学概念，从而
大大扩展了对自然界的认识和整个自然科学的视野.
麦克斯韦理论中的一个重要结论是光在真空中的 速率是一个常量，与参考系无关.爱因斯坦就是根据这
一结论提出了光速不变原理，而于1905年建立了狭义
相对论的.狭义相对论与量子理论一起开创了现代物理 学的新纪元.
伽利略
牛顿
自然科学之父
力学之父 电学之父 电波之父
法拉第 麦克斯韦
伽利略 法拉第 牛顿 麦克斯韦
铺垫式的人物 集大成式的人物
电磁波的波长λ、波速v和周期T、频率
f的关系与机械波一样，由下式表示
v vT f
电磁波与机械波不同，其传播不需要介
质，在真空中也能传播.电磁波在真空中的传
播速度v=c≈3×108m/s
四、麦克斯韦理论在物理发展史上的意义
麦克斯韦总结了法拉第等电磁学研究先驱者们的工 作，在两个基本假设的基础上，建立了电磁场方程，预 言了电磁波的存在，把电磁学发展成为完整的、优美的 理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和
1.变化的磁场能够在周围空间产生电场
2.变化的电场能够在周围空间产生磁场
1.变化的磁场能够在周围空间产生电场
由法拉第电磁感应定理可知，若在变化的磁场中放一个个闭合电
路，闭合电路里将产生感应电流.要产生电流必须要有使电荷做定向移
动的电场存在，在这个闭合电路里，没有其他电源，因此麦克斯韦认 为，这个电场是由于磁场的变化而产生的.麦克斯韦指出，闭合回路的
磁的利用开辟了理论前景.
麦克斯韦电磁理论是继牛顿建立经典力学体系之后 的又一次对自然现象认识的伟大综合.
它为深入研究物质的电磁结构及客观性质提供了理论基 础.同时，正是这个理论为现代电力工业、现代电子工业、
专题34 电磁场与电磁波(解析版)
专题三十四电磁场与电磁波基本知识点1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图所示)．(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图所示)．变化的磁场在其周围空间产生电场变化的电场在其周围空间产生磁场2．电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．3．电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．(2)电磁波的特点：①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．例题分析一、麦克斯韦电磁场理论例1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场(对应训练一)麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，______用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了________，测定了电磁波的________和________，得到了电磁波的________，证实在真空中它等于________．(对应训练二)下列关于电场与磁场的产生的理解正确的是()二、电磁波和机械波例2关于电磁波与声波，下列说法正确的是A．电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质C．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小(对应训练)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A．机械波与电磁波本质上是一致的B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象三、电磁波的特点【例3】下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短D．电磁波不能产生干涉、衍射现象E．电磁波具有波的一切特征(对应训练)关于电磁波，以下说法正确的是()A．电磁波是能量存在的一种方式B．电磁波能够传递能量C．电磁波不是真实的物质D．微波炉就是用微波的能量来煮饭烧菜的专题训练1．真空中所有电磁波都具有相同的()A．频率B．波长C．波速D．能量2．下列关于电磁波的说法正确的是()A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播3．关于电磁波，下列说法中正确的是()A．在真空中，频率越高的电磁波速度越大B．在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C．电磁波由真空进入介质，速度变小，频率不变D．只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失4．电磁波与机械波具有的共同性质是()A．都是横波B．都能传输能量C．都能在真空中传播D．都具有恒定的波速5．某空间中出现了如图中虚线所示的一组闭合的电场线，这可能是()A．在中心点O有一静止的点电荷B．沿AB方向有一段通有恒定电流的直导线C．沿BA方向的磁场在减弱D．沿AB方向的磁场在减弱6．手机A的号码是133××××0002，手机B的号码是133××××0008。
电磁场和电磁波
电磁场和电磁波一、电磁场、电磁波1．麦克斯韦理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生________，变化的电场能够在周围空间产生_________。
(2)__________的磁场产生稳定的电场，__________的电场产生稳定的磁场．(3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生____________电场，振荡的电场产生___________磁场．2．电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场．3．电磁波(1)定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播形成电磁波．(2)特点：①电磁波是_______．在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是_________，且与电磁波的传播方向________．②电磁波的传播速度取决于_______，等于波长和频率的乘积，即________.例1：根据麦克斯韦电磁理论，如下说法正确的是 ( )A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场例2：以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是（）A．频率越大，传播的速度越大 B．频率不同，传播的速度相同C．频率越大，其波长越大 D．频率不同,传播速度也不同例3：电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有( )A．波长和频率 B．波速和频率C．波长和波速 D．频率和能量例4：如图1-1所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么( )A．小球受到的向心力大小不变 B．小球受到的向心力大小不断增加C．磁场力对小球做了功 D．小球受到的磁场力大小与时间成正比二、电磁振荡 LC振荡过程：从电容器充满电荷开始计时,如图1,此时电场能__________,磁场能__________,振荡电流___________;接着如图2时刻,此时电场能_______,磁场能_______,振荡电流_______,电容器正处于________电状态;在图3时刻,电场能____________,磁场能____________,振荡电流___________,电容器______________;在图4时刻,电场能____________,磁场能___________,振荡电流_________,电容器正处于_____电状态; 余此类推,至图9时刻,经历一个周期的时间,完成一次振荡过程.LC振荡的周期:T=__________,频率f=__________;其中L为线圈的__________,单位____________. 相关概念:阻尼振荡: ________________________;无阻尼振荡: ________________________.例1：一平行板电容器与一自感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中正确的是（）A. 增加电容器两极间的距离 B. 减少线圈的匝数C．增大电容器两极板间的正对面积 D．增大电容器两极板间的距离的同时，减少线圈的匝数例2：要使LC振荡电路的周期增大一倍，可采用的办法是（）A．自感系数L和电容C都增大一倍 B．自感系数L和电容C都减小一半C．自感系数L增大一倍，而电容C减小一半 D．自感系数L减小一半，而电容C增大一倍例3：LC回路发生电磁振荡时（）A．放电结束时，电路中电流为0，电容器所带电量最大B．放电结束时，电路中电流最大，电容器所带电量为0C．充电结束时，电路中电流为0，电容器所带电量最大D．充电结束时，电路中电流最大，电容器所带电量为0图1-1例4：在LC 振荡电路的工作过程中，下列的说法正确的是 （ ）A ．在一个周期内，电容器充、放电各一次B ．电容器两极板间的电压最大时，线圈中的电流也最大C ．电容器放电完了时，两极板间的电压为零，电路中的电流达到最大值D ．振荡电路的电流变大时，电场能减少，磁场能增加例5：如图2-1所示，是LC 振荡电路中产生的振荡电流i 随时间t 的变化图象，在t 3时刻下列说法正确的是（ ）A ．电容器中的带电量最大B ．电容器中的带电量最小C ．电容器中的电场能达到最大D ．线圈中的磁场能达到最小 例6：LC 回路发生电磁振荡时，回路中电流i 随时间t 变化图象如图2-2所示， 由图象可知（ ）A ．t 1时刻电容器所带电量为0B ．t 2时刻电容器所带电量最大C ．t 1至 t 2时间内，电容器两板间电压增大D ．t 2至 t 3时间内，电容器两板间电压减小例7：LC 回路发生电磁振荡时 [ ]A ．电容器两板间电压减小时，电路中电流减小B ．电容器两板间电压减小时，电路中电流增大C ．电容器两板间电压为0时，电路中电流最大D ．电容器两板间电压为最大时，电路中电流为0 练习1:LC 回路发生电磁振荡时 [ ]A ．当电容器极板电量为0时，电场能向磁场能转化完毕B ．当电容器极板电量最大时，磁场能向电场能转化完毕C ．当回路中电流为0时，磁场能向电场能转化完毕D ．当回路中电流最大时，电场能向磁场能转化完毕练习2:LC 回路中，电容器为C 1，线圈自感为L 1．设电磁波的速度为c ，则LC 回路产生电磁振荡时向外辐射电磁波的波长为三、无线电波的发射与接收1．无线电波的发射(1)要向外发射无线电波，振荡电路必须具有如下特点：第一，要有足够高的频率；第二，采用开放电路，使电场和磁场分散到尽可能大的空间．(2)利用无线电波传递信号，要求发射的无线电波随信号而改变．使无线电波随各种信号而改变叫调制．常用的调制方法有调幅和调频两种．使高频振荡的振幅随信号而改变叫调幅，经过调幅以后发射出去的无线电波叫调幅波．使高频振荡的频率随信号而改变叫调频，经过调频以后发射出去的无线电波叫调频波．在无线电波的发送中必须有振荡器、调制器、天线和地线，还要用到放大器．2．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．能够调谐的接收电路叫做调谐电路，收音机的调谐电路，是通过调节可变电容器的电容来改变电路的频率而实现调谐的．(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫解调．(4)简单收音机通常包括调谐、高频放大、检波、低频放大四个主要部分．四、电视与雷达1．电视：在电视发射端，摄取景物并将景物反射的光转换为电信号的过程叫摄像，这个过程是由摄像管来完成的． 在电视接收端，将电信号还原成像的过程，由电视接收机的显像管来完成．伴音信号经检波电路取出后，送到扬声器，扬声器便伴随电视屏幕上的景像发出声音来．2．雷达雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备．当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现出一个尖形波；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出二个尖形波．根据两个波的距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离，再根据发射无线电波的方向和仰角，便可确定障碍物的位置．常见的电磁波的应用一例：雷达：利用无线电波确定物体位置及运动速度的仪器。
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波电磁场和电磁波是我们生活中经常接触到的物理现象。
本文将以通俗易懂的方式，详细介绍电磁场和电磁波的基本概念、特性及应用。
一、电磁场的概念与特性电磁场是由电荷所产生的力场和磁荷所产生的磁场组成的物理场。
它包括电场和磁场两个方面。
电场是由静止电荷所产生的场，具有方向和大小；磁场是由运动电荷所产生的场，同样也具有方向和大小。
电磁场具有以下特性：1. 空间的任何一点都存在电场和磁场；2. 电场和磁场相互作用，相互转换；3. 电场和磁场都遵循相应的物理规律，如库仑定律和安培定律；4. 电场和磁场的强度与产生它们的电荷和电流的大小有关。
二、电磁波的概念与特性电磁波是一种能够在真空中传播的无线电波，它是电磁场的一种表现形式。
电磁波具有电场和磁场的振荡，并且垂直于传播方向。
通常将电磁波按照频率分成不同的波段，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波的特性如下：1. 电磁波具有波长和频率的关系，波长和频率互为倒数；2. 不同频率的电磁波在介质中传播的速度是相同的，即为光速；3. 电磁波可以在真空中传播，不需要介质媒质；4. 电磁波的能量和强度与其频率有关。
三、电磁场与电磁波的应用电磁场和电磁波在生活中有着广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域：1. 通信技术：无线电通信、卫星通信、手机通信等都是基于电磁波传播原理进行的。
2. 电磁辐射与医学：医学影像学中的X射线和核磁共振都是利用电磁波进行的影像诊断。
3. 电磁感应：电磁感应是电动机、发电机和变压器等电器工作原理的基础。
4. 光学技术：光学仪器和光通信等利用了可见光的电磁波特性。
5. 无人驾驶和雷达系统：雷达系统利用电磁波的反射与接收原理，实现物体的探测与定位。
总结：电磁场与电磁波是我们日常生活中不可或缺的物理现象。
电磁场是由电场和磁场组成的物理场，而电磁波则是电磁场在真空中的一种传播形式。
电磁场和电磁波在通信技术、医学、电气工程、光学技术、雷达系统等方面都有广泛应用。
电磁场与电磁波ppt完美版课件
探究一
探究二
随堂检测
画龙点睛变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
探究一
探究二
随堂检测
实例引导例1根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( )A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场解析:根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,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识
自我检测
1.正误判断。(1)电磁波也能产生干涉、衍射现象。( )答案:√(2)电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播。答案:√2.探究讨论。为什么电磁波是横波?答案:根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度和磁感应强度是相互垂直的,且二者均与波的传播方向垂直。因此,电磁波是横波。
探究一
探究二
随堂检测
规律方法理解麦克斯韦的电磁场理论的关键掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。
探究一
探究二
随堂检测
变式训练1如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波( )
解析:由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激发出振荡的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。答案:D
电磁场与电磁波
电磁辐射的安全防护 措施：包括屏蔽、滤 波、接地等方法，以 降低电磁辐射的危害
电磁波的防护措施
滤波：使用滤波器，滤除有 害电磁波
屏蔽：使用金属材料或电磁 屏蔽材料，阻挡电磁波的传 播
接地：将设备外壳接地，减 少电磁波的辐射
距离：保持与电磁波源的距 离，减少电磁波的影响
电磁波的安全标准与法规
科研领域： 电磁波在科 学研究中的 应用，如天 文观测、粒 子加速器等
未来电磁波的发展趋势与挑战
发展趋势：高速、大容量、低功耗
发展趋势：集成化、小型化、智能 化
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
挑战：电磁波干扰、信息安全、电 磁兼容
挑战：电磁波传播、接收、处理技 术的突破
THANKS
汇报人：XX
伽马射线：波长小于0.01nm，具有极强的穿透力，能穿透人体组织，常用于放射治疗和核物理研究等。
4
电磁波的应用
通信技术
电磁波的发现 和应用：无线 电通信、电视 广播、卫星通
信等
通信技术的发 展历程：从模 拟通信到数字 通信，从有线 通信到无线通
信
通信技术的应 用领域：军事、 航天、医疗、 交通、教育等
医疗设备：利用电磁波进行无 创检测和治疗
电磁波与其他领域的交叉发展
通信领域： 电磁波在无 线通信中的 应用，如5G、 6G等
医疗领域： 电磁波在医 疗设备中的 应用，如微 波治疗、射 频消融等
军事领域： 电磁波在军 事装备中的 应用，如雷 达、电子战 等
环保领域： 电磁波在环 保监测中的 应用，如电 磁波污染监 测、电磁波 消毒等
电磁场与电磁波
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电磁场与电磁波
电磁场与电磁波电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念，它们在我们的日常生活和科学研究中扮演着重要角色。
本文将介绍电磁场和电磁波的概念、性质以及它们在现代科技中的应用。
一、电磁场的概念和性质电磁场是指由电荷产生的力场和磁场所组成的物理场。
根据麦克斯韦方程组，电荷的运动会产生电场，而变化的电流则会产生磁场。
这两个场之间相互作用，共同构成了电磁场。
电磁场具有以下几个重要的性质：1. 电磁场是无线的：电磁场的传播速度是光速，约为300,000公里/秒，具有较快的传播速度。
2. 电场和磁场的相互作用：根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场可以产生感应电场，而变化的电场则会产生感应磁场。
这种相互作用是电磁波传播的基础。
3. 电磁场的能量传递：电磁场携带能量，能量的传递通过电磁波进行。
电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的波动现象。
二、电磁波的概念和性质电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的一种波动现象。
它以光速传播，并在真空中可以自由传播。
电磁波具有以下几个重要的性质：1. 频率和波长：电磁波的频率和波长之间存在确定的关系，即频率乘以波长等于光速。
不同频率和波长的电磁波表现出不同的特性，如可见光、射线和无线电波等。
2. 偏振性质：电磁波可以是无偏振的，也可以是偏振的。
偏振电磁波只在一个特定的方向上振动，有利于某些应用，如偏振镜和3D眼镜等。
3. 干涉和衍射：电磁波在遇到障碍物或孔径时会产生干涉和衍射现象。
这些现象可以用来解释光的折射、多普勒效应等现象，对科学研究和技术应用具有重要意义。
三、电磁场和电磁波的应用电磁场和电磁波在现代科技中运用广泛。
以下列举几个例子：1. 通信技术：无线通信离不开电磁波传播，无线电、微波和红外线等电磁波被广泛用于手机、无线网络、卫星通信等领域。
2. 医学影像：射线和磁共振成像等技术利用电磁波对人体进行成像，对医学诊断和治疗起到重要作用。
3. 光学器件：电磁波在光学器件中被广泛应用，如透镜、光电二极管和激光器等。
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S； （3）平均坡印廷矢量 S av 。 （15 分）
得 分
六、如图 2 所示，同轴线的内导体半径为 a，外导体的内半径为 b，其间填 充均应的理想介质。设内外导体间外加缓变电压为 u U m cost ，导体中
流过缓变电流为 i I m cost 。 （1）在导体为理想导体的情况下，计算同轴线中传输的平 均功率； （2）当导体的电导率 为有限值时，定性分析对传输线功率的影响。 （15 分）
（2 分）
内外导体之间任意横截面上的坡印廷矢量为
S E H [e
I Um UmIm cost ] (e m cost ) ez cos2 t （2 分） 2 ln(b / a) 2 2 ln(b / a) Sav ez UmIm 4 2 ln(b / a)
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四、(15 分)
（5 分）
3 4 ex 6 ez 8 ， k | k | 10 ， n ex ez 5 5 2 1 c （2） (m) ， f 1.5 109 ( Hz ) （2 分） k 5 1 1 nE (ex 4 ez 3)e j ( 6 x 8 z ) ( A / m) （3） H 0 60
2 2
学
为
。 方向传播的 极化波。
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
j 2 jky 4. E ( y) (ex e ez )e 表示沿
*
5. 均匀平面电磁波由空气中垂直入射到无损耗介质（ 4 0 、 0 、 0 ）表面 上时，反射系数 、折射（透射）系数 。
姓
2.已知标量函数 u=xyz，则 u 在点 p（1，3，1）处的梯度为 处沿着方向 el ex
4 5 3 的方向导数为 ey ez 50 50 50
2
*
学 院： * * *
号：
3. 已 知 磁 感 应 强 度 B ex (mx z ) e y (2 y x ) ez (2 z y ) ， 则 m 的 值
（2 分）
同轴线中传输的平均功率 P av
b S av ez dS s
UmIm 1 2 d U m I m 2 4 ln(b / a ) 2 a
（2 分）
（2）当导体的电导率为有限值时，有一部分能量进入导体中，被导体所吸收，成为导体中的焦耳热耗 损功率。 （4 分）
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学年度第 一
学期课程考试
试题纸
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课程考试试题纸
课程名称： 考试方式： 学 院： 闭卷 电磁场与电磁波 （开卷、闭卷） 印刷份数： 任课教师： （ A 卷） 350 周海
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学期课程考试
试题纸
课程考试试题参考答案及评分标准
一、填空题 （每小题 4 分，共 20 分） 1. 17.13 2.
112 e x 12 e y 4 e z 12 ， 50
–y， 左旋圆 5. -1/3，2/3
3. -4
故 Js
（2 分）
2 j 6x ez ( H H r ) |z 0 ey e ( A / m) 15
j 0 H
得
（3 分）
五、 （15 分） （1）由 E
H ( z)
(2)电场和磁场的瞬时值为
1 j 0
kE E ( z ) ex 0 e jkz
0
（1 分）
瞬时坡印廷矢量为
kE S E H e y E0 cos(t k z) [ex 0 cos(t k z)]
0
k E2 ez 0 cos2 (t k z)
(3 分)
0
（3）平均坡印廷矢量为
kE 1 1 S av Re[ E ( z ) ( H ( z )) ] Re[e y E0e jkz ( ex 0 e jkz ) ] 2 2 0 k E02 ez 2 0
得 分
四、空气中传播的均匀平面波的电场强度 E ey 10e （1） 电磁波的传播方向；
j ( 6 x 8 z )
V / m 。求
（2） 此平面波的波长 和频率 f ； （3） 电磁波的磁场强度 H ；
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学年度第 一
学期课程考试
q '2 q x'2 2 cos165 1.366 , y '2 2 sin165 0.366 q'3 q
（2 分）
x'3 2 cos195 1.366 , y '3 2 sin195 0.366 q '4 q x'4 2 cos 285 0.366 , y '4 2 sin 285 1.366 q'5 q x'5 2 cos315 1, y '5 2 sin 315 1
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学年度第 一
学期课程考试
试题纸
得 分
二、简述题（每小题 10 分，共 20 分） 1. 写出麦克斯韦方程组的微分形式及每个方程所代表的物理意义。
2. 简要分许恒定电场与静电场之间的相同与不同之处。
得 分
三、一个点电荷 q 放在 60o 的接地导体角域内的点（1，1，0）处，如图 1 所示。试求： （1）所有镜像电荷的位置和大小； （2）点 p（2,1,0）处的电位。 （15 分）
* * * *
* * * *
物理系与电子技术学院
* * * * * *
专业年级：
2010 级电子科学与技术、微电子、通信工程、电子信息专业
* * *
题 号 得 分
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
阅卷 教师
专业年级： * * * * * * * * * * * *
名：
…………………………………………………………………………………………………… 一、 填空题（每小题 4 分，共 20 分） 得 分 1. 已知三角形的三个顶点分别为 P1（0, 2，2） 2（0, 4，2）和 P3（0, 2，8） 、P ，其三角形 的面积为 。 ，u 在 p 。
（2）点 p 处的点位 （2 分）
（2 分）
（2 分）
(2,1,0)
q
1 4 0
(
q q '1 q '2 q '3 q '4 q '5 ) R R1 R2 R3 R4 R5
0.321 (1 0.597 0.292 0.275 0.348 0.477 ) q 2.88 10 9 q (V ) 4 0 4 0
0
（5 分）
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学年度第 一
学期课程考试 （1 分）
试题纸
E ( z, t ) Re[ E ( z )e jt ] ey E0 cos(t kz)
kE H ( z, t ) Re[ H ( z )e jt ] ex 0 cos(t kz)
D ，电荷产生电场。 分） （2
2. 相同之处： 恒定电场和静电场都是有源无旋场， E 即 （2 分） 。 恒定电场与静电场重要区别： （1）恒定电场可以存在导体内部； 分） （1 （2）静电场的电荷是静止的（1 分） ，而恒定电场中的电荷是运动的，且有电场能量的损耗, 要维 持导体中的恒定电流，就必须有外加电源来不断补充被损耗的电场能量。 分） （3 三、 （15 分） （1）这是一个多重镜像的问题，共有 5 个像电荷，分布在以点电荷 q 到角域顶点的距离为半径的圆周 上，并且关于导体平面对称，其电荷量的大小等于 q，且正负电荷交错分布，其大小和位置分别为
4.
二、简述题（每小题 10 分，共 20 分）
D 1. H J ，表明传导电流和变化的电场都能产生磁场； 分） （3 t
B E t
，表明变化的磁场产生电场； 分） （3
B 0 ，磁场是无源场，磁感线总是闭合曲线； 分） （2
六、 （15 分） （1）在缓变条件下，内外导体之间的电场和磁场分别为
（5 分）
E e
u Um e cost ln(b / a) ln(b / a) i I H e e m cost 2 2
( a b)
（3 分）
( a b)
（1） k （4） k r
（3 分）
（3 分）
ex 6 ez 8
， Er
ey10 e j ( 6 x 8 z )
（2 分）ຫໍສະໝຸດ 1 1 H r nr Er (ex 4 ez 3)e j ( 6 x 8 z ) ( A / m) 0 60