电磁场和电磁波
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。
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
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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。
电磁场和电磁波
充 电
放电
ｉ
q=0 i=Im
ｑ
++ ++
q=Qm i=0
两类量:
第一类：电容器的电荷q、电压u、电场E、 电场能E电、线圈的自感电动势e自 第二类：线圈的电流i、磁场B、磁场能E磁 两类量的变化规律相反. 即第一类增大时 第二类减小; 第一类达最大时第二类为零.
(3)变化规律的图象描述：
q
o t i o
讨论:
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。
1.变化的磁场产生的电场叫感应电场（涡流电场），电场线是 闭合的。
2.静止电荷周围产生的电场叫静电场，电场线由正电荷起到负 电荷终止，不是闭合的。
总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显
一、电磁振荡的产生
+ + + + L
－－ － －
C
E
S
一
电磁波的产生与传播
由麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生变化的磁场， 而变化的磁场又产生变化的电场，这样，变化电场和变化磁场 之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远 地在空间传播出去。这样就产生了电磁波。
1、电磁波的波源 我们知道，线圈L和电容C组成的电路可以产生电磁振荡， 电磁振荡能够发射电磁波。但由LC组成普通振荡电路，有以下 特点： (1) 电磁场能量几乎分别集中于电容器和自感线圈内，不利于电 磁波的辐射，所以必需设计能让能量辐射的电路。
(2) 电磁波在单位时间内辐射功率与频率的四次方成正比，而
L C电路频率为
1 2π LC
很低，因而要对电路进行改造。
实验表明，LC回路里产生的振荡电流是按正 弦规律变化的。
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
麦克斯韦在1865年预见了电磁波的存在，并 计算出其传播速度等于光速，由此麦克斯韦认为 光是电磁波的一种形态.
1888年德国物 理学家赫兹第一次 用证实了电磁波的
存在.
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
电磁波在真空中也能传播，这是它与机
械波的不同之处.电磁波在真空中的传播速度
v=c≈3×108m/s
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
3.2 电磁场和电磁波
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在法拉第等人 研究成果的基础上，进行总结，并加以发展，提出了系统 的电磁理论.这个电磁理论有以下两个基本假设：
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ห้องสมุดไป่ตู้围空间产生磁场
三、电磁波
上述由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场 是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称 为电磁波.
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
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
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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
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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
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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
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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
物理学概念知识：电磁波和电磁场的辐射
物理学概念知识：电磁波和电磁场的辐射电磁波和电磁场的辐射电磁波是指由电磁场通过空间传播而形成的一种波动现象。
而电磁场则是指在空间中存在的电场和磁场所组成的物理场。
电磁波伴随着电磁场的变化而产生，其特点在于不需要通过介质传播，可以在真空中传播，并且速度具有极高的常数性，即光速。
电磁波在生活中有着广泛的应用，如无线通信、电视、雷达、微波炉等。
电磁波是指电场和磁场相互作用，形成的一种横波，其传播距离与电磁场的强度和相互作用方式有关。
电磁波是由电荷加速所产生的，当电荷加速时（如在天线上），便会产生一种电波，这种电波是由电磁场的变化带动的，也就是由电场变化而产生的磁场和由磁场变化而产生的电场构成的。
其产生的传播方式不依赖于任何介质，可以在真空中自由传播。
这是电磁波特有的性质。
电磁波的频率和波长是一一对应的关系，其它物理量，如速度、振幅、功率、能量等，均与频率和波长有密切关系。
其中，频率指的是波形在单位时间内的重复次数，通常以赫兹（Hz）为单位；波长则指的是波形的空间周期长度，通常以米（m）为单位。
对于相同的介质而言，频率越高，波长越短，能量也越大，传播速度不变。
（图1）（图1）电磁波的波长和频率的关系电磁波可以分成多种类型，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽玛射线等。
其中，可见光是用肉眼可以看到的电磁波种类，波长在380nm ~ 780nm之间，包括紫、蓝、绿、黄、橙、红六种颜色。
而伽玛射线则是能量最高的电磁波，能量甚至可以达到数千mega电子伏特（MeV），对人体的伤害也是最大的。
电磁场是表现电磁相互作用和电磁场中电荷的运动行为的数学抽象，也是电磁波形成与传播的物理基础。
它是由电荷和电流产生的，包括静电场和磁场。
在运动状态下的电荷也会产生磁场，这是垂直于电荷运动方向的旋转磁场，它们共同构成了电磁场。
电磁场的强度随距离的增加而呈平方反比关系，也就是距离的平方与场强的比例关系。
电子氧气增强辐射（EOR）就是一种在电磁场下产生的现象，电离氧分子吸收电磁能后会发生反应，从而产生更多的自由基和代谢产物，从而损害细胞结构和功能。
电子通信技术中电磁场和电磁波的运用
电子通信技术中电磁场和电磁波的运用
电磁场和电磁波是电子通信技术中非常重要的组成部分。
电磁场是由电荷引起的力场，包括电场和磁场，而电磁波则是在电磁场中传播的能量。
下面我们将详细介绍在电子通信技术中电磁场和电磁波的运用。
1. 电磁场的应用
电磁场在电子通信技术中被广泛应用。
无线电通信正是利用电磁波在空间中传播的特性实现的。
在无线电通信中，电子设备通过将电信号转化为电磁波向空中发送，接收器通过天线接收空气中传播的电磁波并将其转化为电信号。
此外，电磁场还被用于电子元件的设计和制造中，例如：线圈、电感、变压器等。
2. 电磁波的应用
电磁波的应用在电子通信技术中更加广泛。
除了被用于无线电通信之外，还有以下几个方面的应用：
（1）雷达技术：雷达技术利用了电磁波向目标物体发出并返回的特性，从而实现了对目标物体的探测和跟踪。
（2）手机通信：手机通信是利用地面基站和手机之间通过无线电信号传输实现通信的技术，其中电磁波的应用主要在于通过空气中传播信号。
（3）卫星通信：卫星通信是利用人造卫星作为信号的中转站，通过向卫星发射电磁波，再被卫星接收后转发到目的地实现通信。
（4）光纤通信：光纤通信利用的是光的横向振动来进行信息传输，而光就是电磁波。
（5）医疗诊断：医疗设备中利用X射线、磁共振、超声波等电磁波来做成像诊断。
总之，电磁场和电磁波在电子通信技术中的应用非常广泛，是现代通信技术的重要基础。
电磁场与电磁波 课件
国际非电离辐射防护委员会（ ICNIRP）制定了电磁辐射的安全标 准，限制了公众暴露在特定频率和强 度的电磁场中的最大容许暴露量。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定了 相应的电磁辐射安全标准，以确保公 众的健康安全。
电磁波的防护措施
远离高强度电磁场
尽量减少在高压线、变电站、雷 达站等高强度电磁场区域的停留
射电望远镜是射电天文学的主要观测设备，可以接收来自宇宙的微弱射电信号。
射电天文学的发展对于人类认识宇宙、探索宇宙奥秘具有重要意义。
电磁波探测与成像
电磁波探测与成像技术利用电磁波的 特性，实现对物体内部结构的探测和 成像。
电磁波探测与成像技术对于医学诊断 、无损检测等领域具有重要意义。
医学上常用的超声波、核磁共振等技 术都是基于电磁波的探测与成像原理 。
这些物理量在电磁场与物质相互作用中起着重要作用，例如在光子与物 质的相互作用中，光子的能量和动量会与物质的能量和动量发生交换。
06
电磁场与电磁波的计算机模 拟
时域有限差分法（FDTD）
总结词
一种用于模拟电磁波传播的数值方法，通过在时域上逐步推进电磁场的变化来求解波动 方程。
详细描述
时域有限差分法（FDTD）是一种基于麦克斯韦方程组的数值计算方法，通过将电磁场 分量在空间和时间上交替离散化，将波动方程转化为差分方程，从而在计算机上实现电 磁波传播过程的模拟。这种方法在计算电磁波传播、散射、吸收等过程中具有广泛的应
磁场
磁Hale Waihona Puke 和电流周围存在的一种特殊 物质，对其中运动的磁体和电流 施加力。
电磁场与电磁波的产生
1 2
3
变化的电场产生磁场
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场在其周围产生磁场 。
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
XX,a click to unlimited possibilities
电磁场和电磁波基础
第一章 电磁场和电磁波基础1 电磁学基本物理量 2 电磁场定律 3 边界条件 4 本构关系 5 波动方程 6 场和方程的复数形式 7 波数和波阻抗 8 均匀平面波 9 平面波的反射和折射 10 坡印亭定理1 电磁学基本物理量在电磁场基本方程中，所涉及到的基本物理量有：E ：称为电场强度（伏/米）H ：称为磁场强度（安/米）D ：称为电通密度（库/米 2） B ：称为磁通密度（韦/米 2）电位移矢量 磁感应强度⎯真空→ ε 0 E ⎯ ⎯ ⎯真空→ μ 0 H ⎯ ⎯J ：电流密度（安/米 2）ρ ：电荷密度（库/米 ）3⎧ ⎪基本物理量：E , B ⎨ ⎪导出物理量：D, H ⎩瞬时值或时域表示 一般情况下，各场量和源量既是空间坐标的函数，又是时 间的函数，即2 电磁学场定律电磁学场定律描述场和源的关系，包括积分形式场定 律和微分形式场定律。
微分场定律形式把某点的场与就在该点的源及该点 的其它场量联系起来，适用于场、源量都是连续函数并有 S 连续的导数的良态域。
•⎧ E = E ( r , t ) = E ( x, y , z , t ) ⎪ ⎪ D = D ( r , t ) = D ( x, y , z , t ) ⎪ B = B ( r , t ) = B ( x, y , z , t ) ⎪ ⎨ ⎪ H = H ( r , t ) = H ( x, y , z , t ) ⎪ ρ = ρ (r , t ) = ρ ( x, y, z , t ) ⎪ ⎪ J = J (r , t ) = J ( x, y, z , t ) ⎩对应不同时刻，这些场量和源量的方向和数值会发生变 化，对应着一般时变场，称为场量的时域表示，或者瞬时 值。
P⎧ ⎪场：E , B ⎨ ⎪源：ρ，J ⎩2.1 自由空间场定律 2.2 物质中场定律V2.1 自由空间场定律∇× E = −B∂B （1a） ∂t∂ε 0 E （1b） ∂tVS自由空间指真空或同真空基本上具有同样特性的任 何其它媒质 （如空气） 自由空间场定律描述纯粹的源 ρ 、 。
电磁场和电磁波
场的角度看，变化的电场可以等效为一种电流。
麦克斯韦把这种电流称为位移电流。
定义
d d D
I D D d S d S
d
jd
d tdSt
S t
D （位移电流密度）
t
.
5
电磁场
位移电流的方向
如放电时
q D
D
t 反向 D
I d 同向
I0
位移电流与传导电流方向相同
D t
D
克 斯 韦
形 式
程 的 积
电 分
S D E d d s l V 0 d V B ds q 0 i
l
S t
lH SBd dls 0S(j0 D t)ds
.
11
电磁场
麦克斯韦（1831－1879）英国物理学家
经典电磁理论的奠基人 , 气体动理论创始人之一. 提出 了有旋场和位移电流的概念 , 建立了经典电磁理论 , 并预言 了以光速传播的电磁波的存在. 在气体动理论方面 , 提出了气 体分子按速率分布的统计规律.
.
14
对称美
.
9
电磁场
三、麦克斯韦方程组
静电场高斯定理 S D d s V0 d V q 0 i
静电场环流定理 静磁场高斯定理
lEdl0
SBds0
安培环路定理
H dl
l
I0i S j0ds
.
10
电磁场
麦克斯韦假设
（1）有旋电场 （2）位移电流
E k jd
dD dt
麦 方
磁 场
.
6
电磁场
二、全电流定律
通过某一截面的全电流是通过这一截面的传导电流、 运流电流和位移电流的代数和.
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电磁场和电磁波
电磁场,有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。
随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。
电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。
电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。
电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
电磁波是电磁场的一种运动形态。
在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的总称叫做“电磁波”。
在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。
然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。
电磁场和电磁波是物理中的两个基础概念，电磁场和电磁波有什么区别了？
电磁场
一般来说电磁场就是指彼此相联系的交变电场和磁场。
电磁场是由带电粒子的运动而产生出的一种物理场，在电磁场里，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、电流或导体的周围，而且能够在空间传播。
电磁场可以被视为一种电场和磁场的连结。
电场是由电荷产生的，而移动的电荷又会产生出磁场。
电磁波是什么了
电磁场的传播就构成了电磁波。
又被称为电磁辐射，比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、r射线，这些全都是电磁波，只是这些电磁波的波长不同而已。
其中无线电波的波长是电磁波中最长的，r射线的电磁波的波长最短。
直得一提的是，人眼可以接收到的电磁波的波长一般是在380至780nm之间，也就是我们常说的可见光。
一般来说，只要物体本身的温度大于绝对零度（也就是零下273.15摄氏度）,除了暗物质外，都会向外发射电磁波，而世界上并没有温度低于零下273.15摄氏度的物体，所以我们身边的物体可以说者会放出电磁波。
电磁波的传播速度是以光速传播。
电磁波是谁最先发现了了，历史上电磁波首先是由詹姆斯·麦克斯韦于1865年预测出来的，后来又由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实了电磁波的存在。