大学物理学第十六章第五节电磁波
大学物理第16章麦克斯韦方程组和电磁辐射
位移电流 全电流安培环路定理
稳恒磁场中，安培环路定理 H dl I j ds
l s
S1
L
-
S2
+ + + +
（以 L 为边做任意曲面 S ） H dl j ds I
L S1
I
H dl j ds 0
第16章 麦克斯韦方程组和电 磁辐射
本章主要内容
§16.1 Maxwell电磁场方程组
§16.2 电磁波和电磁辐射 §16.4 电磁波的性质 §16.5 电磁波的能量 §16.6 电磁波的动量 光压
第16章 麦克斯韦方程组和电磁辐射
电现象/磁现象
电场/磁场（稳恒态）
我国：周朝(BC8世)/战国(BC4-3世) 西方：BC6世/ AD15世末
B
2
计算得
r dQ H 2 2 π R dt
Q
0 r dQ
2 π R dt
2
代入数据计算得
Q
I d 1.1 A
B 1.1110 T
5
Ic
R
P *r
Ic
例2. 一平行板电容器的两极板都是圆形板，面积为S，其上 的电荷随时间变化，变化率为 q q sint
m
求： 1）电容器中位移电流密度的大小。
麦克斯韦18311879英国物理学家1865年麦克斯韦在总结前人工作的基础上提出完整的电磁场理论他的主要贡献是提出了有旋电场和位移电流两个假设从而预言了电磁波的存在并计算出电磁波的速度即光1888年赫兹的实验证实了他的预言麦克斯韦理论奠定了经典电动力学的基础为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景
大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验
大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验实验介绍本次实验旨在通过实际操作，让学生深入了解电磁场和电磁波的基本概念和特性。
通过测量和分析不同电磁场和电磁波现象的实验数据，加深对相关理论知识的理解。
本实验适用于大学物理相关专业的本科生。
实验目标1.理解电磁场和电磁波的基本概念；2.学会使用仪器设备进行相关测量；3.掌握如何分析实验数据并得出相应结论；4.培养实践能力和团队合作精神。
实验器材与材料1.交流信号发生器2.示波器3.动态振荡装置4.导线、电源等基础设备5.相关配件（如: 线圈、天线等）实验内容第一部分：静电场和静磁场（约60分钟）1.静电平衡法测量点电荷与导体系间的引力势能；2.测定导体上带点情况下点电荷在导体上的分布；3.采用叠加原理研究电荷在导体上的分布规律；4.测量实验练习：两个带点金属球之间的引力。
第二部分：交流电场和交流磁场（约60分钟）1.研究通过螺线管中产生磁场的现象；2.了解电感和自感现象，测量并计算电感系数；3.使用示波器测量正弦交流电信号的频率和振幅第三部分：电磁波特性（约60分钟）1.利用示波器观察光源发出的模拟信号；2.分析观察到的光信号并测定光速；3.探索立体声音频传播实验，理解声波传播原理；实验报告要求1.报告应包括实验目的、器材与方法、数据处理及结果分析等内容；2.实验数据应完整记录，并绘制相应曲线图表进行数据展示；3.列举并总结实验中遇到的问题以及解决方法，提出对于改进实验设计的建议。
实验安全注意事项1.实验过程中要严格按照操作规程执行，注意个人和他人的安全；2.使用仪器设备时，确保电源和其他部件连接正确，操作准确无误；3.遵守实验室用电规定，避免电源超负荷使用。
以上为《大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验》的基本内容编写，希望能对您有所帮助。
如需补充或修改，请提出具体要求，我将继续为您服务。
大学物理教案：电磁波的传播与应用
大学物理教案：电磁波的传播与应用一、导入环节（约350字）A. 教学目标•了解电磁波的基本概念与特性。
•掌握电磁波的传播模型与传输特点。
•理解电磁波在日常生活及科技应用中的重要作用。
B. 导入活动1.师生互动：老师向学生提问，引出对电磁波的认知程度，例如"你们之前在哪些场合接触过电磁波？"2.实例引入：老师举例讲述手机通信、微波炉等日常生活中使用到的电磁波应用。
二、核心内容（约1800字）A. 电磁波定义及特性•解释电磁波的定义：它是由交替变化的电场和磁场所组成，在真空中以光速传播。
•介绍常见的电磁波种类：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线。
•阐述不同频率/波长的电磁波对人体影响差异。
B. 电磁波的传播模型1.麦克斯韦方程组：介绍麦克斯韦方程组是描述电磁波传播行为的基本方程。
2.电磁波的传播特点：•包络面和射线图解：使用图像化方式展示电磁波在空间中传播的特点。
•介质中的传播：讨论电磁波在不同介质中的传输速度和衰减情况。
C. 电磁波的应用领域1.通信技术：•无线电通信原理：介绍无线电信号的发射、接收与调制过程。
•手机与卫星通信：阐述手机通信原理、卫星通信系统及其应用。
2.辐射与医学：•X射线与γ射线：说明X射线和γ射线在医学影像学中的应用。
•粒子加速器技术：探讨粒子加速器的工作原理及其在肿瘤治疗中应用。
3.光信息技术：•光纤通信：介绍光纤通信系统，包括发送端、接收端及相关技术。
•激光技术与应用：阐述激光的特性和主要应用领域。
三、实践活动（约800字）A. 实验环节1.实验名称：“探究电磁波传播的频率对能量传输效果的影响”•材料和器材：发射器、接收器、不同频率的电磁波源。
•操作步骤：利用发射器发出不同频率的电磁波，通过接收器观察到达信号的强度变化。
•结果分析：学生进行数据整理与图形绘制，进一步理解电磁波传输中能量衰减现象。
2.实验名称：“利用光纤传输音乐信号”•材料和器材：音乐播放设备、光纤线、接收设备。
大学物理电磁感应电磁场和电磁波PPT课件
③ 连接MN成一回路 常数ddt 0
NM MN NM MN2RvB
例4 已知如图 求 的大小和方向
解：
fg
① 用动生电动势公式
I
v
l2
设回路方向： e—f—g—h—e
x e l1 h
effggh he
fghe0
ef hg (v B )d l(v B )d l
作匀速转动. 求线
圈中的感应电动势.
N
enO
'
B
iR
O
已知 S, N,, 求 .
解 设 t 0 时,
en与
B同向
,
则
t
N
N NB co S ts
enO
'
B
dNBSsint
dt
ω
令 mNBS
则 msint
O
iR
msint
金属块
发接 生高 器频
抽真空 金 属 电 极
阻
尼 摆N
S
涡电流加热金属电极
＊12-3 自感和互感
自感现象
L
R
通过线圈的电流变化
时，线圈自身会产生感应 现象.
一 自感电动势 自感 穿过闭合电流回路的磁通量
ΦLI
（1）自感 LΦI
若线圈有 N 匝，
IB
磁通匝数 N Φ自感 L I
一 电磁感应现象 磁铁相对线圈运动
通电线圈相对线圈 运动
磁场中运动的导体所产生的感应现象
二 电磁感应定律
电流通断时所产生的
当穿过闭合回路所围 感应现象
面积的磁通量发生变化时，
回路中会产生感应电动势，
大学物理课件：电磁波篇
在一个连续的谱上。
3
无线电波和光速
电磁波在空气中以及真空中的传播速 度为固定值，即光速。
电磁波的测量和检测方法
谱分析仪
谱分析仪可以分析并显示电 磁波的频谱。
探测器
探测器用于检测和测量电磁 波的强度和频率。
天线
天线接收电磁波并将其转换 为电信号进行进一步处理。
电磁波的安全性与环境影响
1 辐射安全
对辐射源的限制和安全 操作措施可确保电磁波 对人体的安全。
电磁波在日常生活中的应用
广播和通信
无线电和电视广播，手机和卫 星通讯等都依赖于电磁波的传 输。
微波炉
微波炉使用微波来加热食物， 快捷方便。
红外线桑拿
红外线被用于桑拿浴，帮助舒 缓身心。
电磁波的传播和传输原理
1
电场和磁场的相互作用
电磁波由交替的电场和磁场组成，通
电磁谱
2
过彼此的相互作用而传播。
电磁波根据频率和波长的不同，排列
大学物理课件：电磁波篇
欢迎来到大学物理课件：电磁波篇！在这个课程中，我们将讨论电磁波的定 义和基本概念，以及它们在日常生活中的应用。
电磁波的特性和分类
频率和波长
电磁波具有不同的频率和 波长范围，从无线电波到 可见光和X射线。
传播速度
电磁波在真空中传播的速 度恒定不变，为光速的近 似值。
分类
电磁波根据波长范围可分 为射电波、微波、红外线、 可见光、紫外线、X射线和 γ射线。
2 环境污染
电磁波的广泛使用可能 造成对周围环境的一定 影响。
3 电磁波屏蔽
使用屏蔽材料和技术以 减少电磁波的干扰和辐 射。
电磁波的未来发展及研究方向
1
大学物理中的电磁波与电磁辐射
大学物理中的电磁波与电磁辐射电磁波与电磁辐射在大学物理学中扮演着重要的角色。
它们是电磁学的基石，涵盖了许多重要的概念和原理。
本文将探讨电磁波与电磁辐射的基本特性、分类和应用。
一、电磁波的基本特性1.1 波动理论电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的能量传播现象。
根据波动理论，电磁波在空间中以波动的形式传播，具有波长、频率和振幅等基本特性。
1.2 波长和频率波长是电磁波传播所需要的最短距离，通常用λ表示。
频率是电磁波振动的次数，通常用ν表示。
它们之间的关系由光速c来确定，即c = λν。
1.3 光谱电磁波按照频率的不同可以分成不同的区域，这就是电磁波谱。
光谱包括从长波长的无线电波到短波长的伽马射线。
常见的光谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
二、电磁辐射的分类2.1 电磁波的分类电磁波可以分成两类：有线性极化的平面电磁波和圆偏振的电磁波。
线性极化的平面电磁波在传播过程中的电场矢量振动方向保持不变，而圆偏振的电磁波的电场矢量在传播过程中呈现旋转。
2.2 电磁辐射的分类根据电磁辐射对人体组织的影响，可以将电磁辐射分为两类：非电离辐射和电离辐射。
非电离辐射对人体没有明显的直接伤害，如无线电波和微波。
而电离辐射具有能量较高的电磁波，具有较大的能量传递，如紫外线、X射线和伽马射线。
三、电磁波与电磁辐射的应用3.1 通信电磁波在通信领域中有广泛的应用。
无线电波和微波被广泛用于无线通信，如无线电和卫星通信。
光纤通信利用了光波的特性，实现了高速、长距离的数据传输。
3.2 医学成像电磁辐射在医学成像中发挥着重要作用。
X射线可以穿透物体，用于骨骼成像和肺部检查。
核磁共振成像(NMR)利用电磁波和磁场，对人体进行详细的内部结构成像。
3.3 电力传输电磁波可以传输能量，这在电力传输中得到了广泛应用。
无线能量传输技术可以将电能无线传输到远离电源的设备中，用于充电或供电。
3.4 科学研究电磁波和电磁辐射在科学研究中具有重要的应用。
大学物理十六章完整版
t//
E2 E1 //
2n1 cos i 2cos i sin r n2 cos i n1 cos r sin(i r)sin(i r)
电磁波的反射和折射
电场矢量垂直于 入射面的情形：
E1
i
介质1(n1) H1
介质2(n2)
H2
r
E1 E1
n1 cos i n1 cos i
R T 1 （能量守恒）
5. 电磁波的反射和折射
电场矢量平行于入 介质1(n1)
射面的情形：
介质2(n2)
E1
i
H1
E1 ' H1'
E2
r H2
幅度反 射系数
r//
E1 E1 //
n2 cos i n2 cos i
n1 cos r n1 cos r
tan(i tan(i
r) r)
幅度透 射系数
1' 0
当 z1 ，z2 ei1 ' 1
1' 半波损失
强度反射系数：反射波强度与入射波强度之比。
R
z1 2 A1'2 z1 2 A12
2 2
A12 A12
2
z1 z2 z1 z2
T
z2 2 A22 z1 2 A12
2 2
z2 A22 z1 A12
4z1z2 (z1 z2 )2
A1 ei1 ' 1u1 2u2 z1 z2
A1
1u1 2u2 z1 z2
A2 ei 2 21u1 2z1
A1
1u1 2u2 z1 z2
上述等式的等号右方是实数,导致 ei和1 ' 也ei应2 为实数。
ei2 1
大学物理电磁波与传播
大学物理电磁波与传播电磁波是现代科学中的重要概念之一，它们不仅在日常生活中起着重要作用，而且在许多技术和应用领域也发挥着关键作用。
本文将探讨大学物理中的电磁波及其传播的基本原理和应用。
一、电磁波的基本特性电磁波是由电场和磁场相互垂直振动而形成的，在空间中以光速传播。
电磁波可以根据频率的不同分为不同的波段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
它们的频率由低到高逐渐增加，相应的波长由长到短逐渐减小。
二、电磁波的传播电磁波的传播是通过电场和磁场之间的相互作用来实现的。
当电场发生变化时，磁场也随之变化，从而产生电磁波。
电磁波在真空中以光速传播，而在介质中的传播速度则较慢，此时电磁波会发生折射和反射。
三、电磁波的应用电磁波在现代科学和技术中有广泛的应用。
其中，无线通信是电磁波应用的重要领域之一。
无线电波被用于广播、电视、手机通讯等，而微波则用于雷达、卫星通讯等。
此外，电磁波的应用还涉及医学成像、材料检测、能源传输等多个领域。
四、电磁波的测量与研究科学家们利用仪器和设备对电磁波进行测量和研究，以进一步了解它们的性质和行为。
光谱仪被广泛用于分析电磁波的频率和波长，而天文望远镜则用于观测宇宙中的电磁波。
五、电磁波与人类健康尽管电磁波在生活中的应用非常普遍，但人们对电磁波对人体健康的影响也倍感关注。
长期暴露在高强度的电磁辐射下可能对人体产生一定的危害。
因此，科学家们在相关研究中更加注重电磁波的辐射控制和保护措施。
六、电磁波的未来发展随着科学和技术的不断进步，电磁波的应用领域也在扩大。
未来，电磁波可能在通信、能源、生物医学等领域发挥更加重要的作用。
同时，科学家们也在探索新的电磁波的产生和控制方法，以应对未来的需求和挑战。
综上所述，电磁波是大学物理中的重要内容之一，它们具有特殊的传播特性和广泛的应用领域。
我们需要深入学习和研究电磁波的基本原理，以更好地理解和应用它们。
通过对电磁波的深入了解，我们可以更好地运用它们来推动科技进步和社会发展。
大学物理中的电磁波电磁场的传播与性质
大学物理中的电磁波电磁场的传播与性质电磁波是大学物理中的重要概念，它在电磁场中传播，并具有多种性质。
本文将从电磁波的定义、传播特性、电磁波谱和应用等方面进行探讨。
一、电磁波的定义电磁波是由变化的电场和磁场相互耦合产生的一种波动现象，具有电磁振荡和传播性质。
它的本质是通过电磁场的相互作用而传播能量和动量。
二、电磁波的传播特性1. 电磁波的速度：电磁波在真空中的传播速度为光速，即299792458米/秒（约为3.0×10^8 m/s），在其他介质中传播速度会发生变化。
2. 电磁波的周期和频率：电磁波的周期是指波的一个完整振动所经历的时间，单位为秒；频率是指单位时间内波的振动次数，单位为赫兹（Hz）。
3. 电磁波的波长和波数：电磁波的波长是指波的一个完整周期所对应的长度，通常用λ表示，单位为米；波数是指在单位长度内波的振动次数，通常用k表示，单位为1/米。
4. 电磁波的能量和强度：电磁波传播时会携带能量，能量与波的振幅和频率有关；强度是指单位面积内电磁波的能量流密度，与波的振幅和传播方向有关。
三、电磁波谱电磁波谱是指电磁波按照频率或波长划分的不同区域。
根据频率的不同，电磁波谱可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同的频段。
不同频段的电磁波在应用上具有不同的特性和用途。
四、电磁波的应用1. 通信：无线电波和微波被广泛应用于通信领域，包括无线电广播、电视信号传输、移动通信等。
2. 显微镜和光学：可见光是光学仪器如显微镜的重要光源，通过光学设备的应用可以观察和研究物体的微观结构。
3. 医学诊断和治疗：X射线和γ射线在医学影像和肿瘤治疗中起到重要作用，可以帮助医生诊断和治疗疾病。
4. 遥感和雷达：微波和红外线被用于遥感技术和雷达系统，可以监测和探测地球表面的变化和异常情况。
5. 光电子学和半导体器件：光电子学和半导体器件利用电磁波与物质相互作用的特性，开发了各种光学传感器和光电子器件。
大学物理中的波动现象声音光和电磁波
大学物理中的波动现象声音光和电磁波大学物理中的波动现象——声音、光和电磁波波动现象在大学物理学中占据着重要的地位，涉及到声音、光和电磁波等多个领域。
本文将就这几个方面进行介绍和论述，帮助读者更好地理解和掌握大学物理中的波动现象。
一、声音的波动特性声音是一种机械波，通过物质的振动传播。
人耳能够感知到振频范围在20 Hz到20 kHz之间的声音。
声音波的主要特性有振幅、频率、周期、波长和传播速度。
1. 振幅：声音波动的振幅决定了声音的音量大小。
振幅越大，声音越响亮。
2. 频率和周期：频率是指声音波动每秒钟振动的次数，以赫兹（Hz）为单位。
周期是指声音波动完成一个振动所需要的时间，单位为秒（s）。
频率和周期是互相关联的，频率的倒数即为周期。
3. 波长：声音在传播过程中的波长与频率和传播速度有关，波长为振动在空间中传播一个完整周期所占据的距离。
波长的计算公式为λ =v / f，其中λ为波长，v为声音在介质中的传播速度，f为声音的频率。
4. 传播速度：声音在不同介质中的传播速度不同，常见的声音传播速度在空气中约为343 m/s。
二、光的波动特性光是一种电磁波，具有波动和粒子性的双重性质。
光波的主要特性包括振幅、频率、周期、波长和传播速度。
1. 振幅：光波的振幅决定了光的亮度强度。
振幅越大，光越明亮。
2. 频率和周期：频率是指光波每秒钟振动的次数，单位为赫兹（Hz）。
周期是指光波完成一个完整振动所需的时间，单位为秒（s）。
频率与周期相互倒数。
3. 波长：光波的波长确定了光的颜色。
不同波长的光波会产生不同的颜色效果。
波长的计算公式为λ = c / f，其中λ为波长，c为光的传播速度，f为光的频率。
4. 传播速度：光在真空中的传播速度为光速，约为299,792,458 m/s。
三、电磁波的波动特性电磁波是一种横波，由电场和磁场的相互作用形成。
电磁波的主要特性包括振幅、频率、周期、波长和传播速度。
1. 振幅：电磁波的振幅决定了电磁波的强弱。
大学物理16-5
E E0 cos t x u 0
S E0 H 0 cos 2 t x u 0
一个周期内的时平均辐射强度
S E0 H 0 2
因 c 1 0 0以 0 E0 0 H 0及，得
S 0cE 2
2 0
E H
电磁波的性质
平面简谐电磁波的传播
y
u
E
z
H
x
电磁波的一般性质： (1)电磁波的电场和磁场都垂直于波的传播方向,电 磁波是横波。
电磁波的性质
(2)沿给定方向传播的电磁波,E 和H 分别在各自平 面内振动，这种特性称为偏振。 (3)E 和H 作周期性的变化，而且相位相同，同地 同时达到最大，同地同时减到最小。
电磁波的性质
积分得
E0 x x H cos t 0 H 0 cos t 0 u u u
E0 H0 E0 ——H的振幅 u
E0 H 0
H 和E 有相同的频率,且两者同相位，二者满足瞬 时关系：
S 0cH 02 2
(4)任一时刻、空间任一点,E 和H 在量值上满足
E H (5)电磁波的传播速度 u 1
通常 和 与电磁波的频率有关，在介质中不同 频率的电磁波具有不同的传播速度，此即电磁波在介 质中的色散现象。
3.电磁波的能量
电磁波所携带的电磁能量，称为辐射能。单位时间 内通过垂直于传播方向的单位面积的辐射能,称为能流 密度或辐射强度。 电场和磁场的能量体密度分别为
we E 2 , wm H 2
2 2
电磁场的总能量体密度：
w we wm (E H ) 2
《大学物理课件-电磁波》
电磁波的性质
电磁波具有传播特点和频 率与波长的关系，广泛应 用于通信、医学和工业等 领域。
电磁波的应用
通信应用
电磁波作为信息传输的载体， 被广泛应用于无线通信、卫星 通信等领域。
医学应用
电磁波在医学成像、治疗和诊 断中发挥重要作用，如核磁共 振、X射线检查和激光手术等。
工业应用
电磁波广泛应用于工业生产中 的无损检测、加热和焊接等工 艺。
新技术对电磁波应用的影响
新兴技术的发展将进一步推动电磁波 应用的创新和进步。
电磁波的安全性
1 电磁波对人体的影响
长期接触高强度电磁辐射可能对人体健康产生一定影响，需要引起重 视。
2 电磁波的防护方法
合理使用电子设备、减少电磁辐射接触、使用屏蔽材料等措施可以有 效降低电磁波对人体的影响。
电磁波的发展前有望在能源领域、环境保护和 生物医学等领域发挥更多的作用。
大学物理课件——电磁波
欢迎来到大学物理课件《电磁波》。本课件将带领你了解电磁波的基本概念、 分类、性质、应用和安全性，以及电磁波在未来的发展前景。
常见电磁波
电磁波的定义
电磁波是由电场和磁场交 替振动而产生的一种波动 现象。
电磁波的分类
电磁波可以根据波长或频 率来进行分类，包括射线、 红外线、可见光、紫外线、 X射线和γ射线等。
大学物理课教案：电磁场与电磁波
大学物理课教案：电磁场与电磁波概述本节课将介绍电磁场和电磁波的基本概念和特性。
我们会探索电荷、电场、磁场和电磁波之间的关系，以及它们在实际应用中的重要性。
通过这堂课，学生将深入了解电磁现象的本质，并学习如何应用所学知识解决相关问题。
学习目标•了解电荷和带电粒子对周围空间产生的影响•掌握计算静态电场和磁场的基本公式•理解电荷在运动时产生的电流和磁场•学会描述平面波、球面波等不同类型的电磁波•理解电磁波传播速度和频率与波长之间的关系教学内容1. 电荷和带电粒子•正(负)点电荷概念及其特性•兹曼效应：带有自旋角动量的粒子产生出外加稳恒强 (匀) 系外部正(负) 唯一空间点或静(镜) 恒场电荷2. 静态电场•电荷分布与电场强度的关系•库仑定律：点电荷之间的相互作用力与距离的关系•流入(出)一物体特定表面单位面积上对静止不动呆无穷大小扭曲区间微小侧倾柱状轴向柱型流流密度成比（反）例 (证实伟尼尔、奥斯特里哥姆和卡斯培考次数)3. 静态磁场•计算磁场所需考虑的重要因素•磁感应强度和磁场中带有电流的导线之间的关系•安培定律：通过闭合回路的总磁通量等于通过该回路绕过的电流总量4. 运动中的电荷和磁场•带有速度运动(伴随永久比非球形速率变化时间足常) 的粒子在其周围产生旋转奥法定行最易引起配比(驱起世低压)对称轴, 分泌适宜而行星体相同但方位朝向内容同守恒聚能圆桌至轨9919.8902一段同性的自标陪边(加速康)电流和相应的磁场•洛伦兹力和洛伦兹定律: 运动带电粒子在外部磁场中受到的力和加速度与磁场强度、电荷和速度之间的关系5. 电磁波•描述电磁波的基本性质和特点•波长、频率和传播速度之间的关系•平面波、球面波等不同类型的电磁波实验活动为了增强学生对电磁场与电磁波的理解，可以进行以下实验活动：1.静态电场测量：通过使用静态电荷分布或带有点电荷的导体板，利用静态电场仪器测量不同位置处的电场强度，并绘制等势线图。
2.磁感应强度测量：在一个闭合回路中通过不同大小和方向的电流，并使用霍尔效应传感器测量不同位置处的磁感应强度。
电磁感应和电磁波
R
r L2
结论：
1 r dB (r R) E涡
大小：E涡
2 dt 1 R2 dB (r R)
2 r dt
OR
r
方向：
dB 0 , dt
dB 0 , dt
与L2反向 与L2同向
工科大学物理练习九
选择题 第3题
由
i
d dt
(B)
o
a
b
a'
b'
l0
工科大学物理练习九 计算题 第4题
导体不动，磁场随时间变化，由此产生的感应电 动势称 感生电动势 。
二、 动生电动势的产生机制
产生动生电动势的非静电力 — 洛仑兹力
运洛动伦导兹体力中：的f电 子 e受:
B
静电力：
Fe
f Fe ,
当f
eE F时e ，
a、b
两端电势差
U
恒定。
ab
结论：
b
Fe
eE
f eB
a
B
运动电荷受的洛仑兹力就是产
生动En生e 电f动e 势单的位 B非正静电电荷力受。的非静电力
b
i
a
注3单若.：其位i回动中正路生ab：电闭E电n荷e合21动 d受——r势的(a非abb与(静 B电L与B(B的)力)夹：dBl的角d)lE夹；dnela角b；Bfes
（1）电动势只存在于电源内部；
。
A
OA
l
A
(
O
B)
dl
A
B sin
cos 0
dl
O
2
L
0
l
B
d
l
L
B0
l
大学物理-电磁波
煮熟鸡蛋
香烟>
❖尽量避开波源 或 防护服
19:04
军事中的应用
❖任何技术一旦成熟最先利用到军事上
19:04
❖反射波判断目标
雷达
空警2000 ❖波长影响精度 ❖未来发展——相控雷达
19:04
导弹
❖按照接收信号寻找目标
中苏导弹轶事： 响尾蛇空空导弹事件
19:04
反导导弹
❖计算并打击高速运行物体
美 国 的 吹 牛
海 湾 战 争 期 间
19:04
❖未来的重要袭击手段 ❖地面应用 ❖太空战 ❖铭记：马祖光
19:04
激光
太空中的电磁波
❖我们对宇宙的认识依赖于电磁波
❖五光十色宇宙图片需要再加工
19 光
能 、 风 能 、 生 物
能
19:04
背景辐射
❖ 间谍的工作：一举成为著名的天文物理学家
产生
振 荡 电 路
19:04
传播
真 空 中 传 播
接收
接 收 放 大
电磁波的产生
❖振荡电路：
❖振荡频率： f
2
1 LC
❖电波发射
19:04
电磁波的传播
❖电磁波波段：
❖频率不能太小——电路吸收 E Cf 4
❖真空或者非铁磁中传播——房间信号屏蔽
19:04
电磁波的接收
天线
19:04
放大
输出
电磁波对人体的危害与防护
19:04
什么是电磁波？
❖电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量 的物体，都会释出电磁波。
❖变化的电磁场E交替H产 生 H——E电磁的变动就 如同微风轻拂S水面E产H 生sin水 波一般，因此被 称为电磁波，也常称为电波
大学物理第16章--电磁场..
FABIlBR lBR 2l2vco s(1)
导体棒沿轨道方向的动力学方程为
m gsin F A c o s m a m d d v t (2 )
将式（l）代入式（2），并令
H B2l2 co2s
mR
则有 gsinHvdv 分离变量并两边积分
dt
16
gsinHvdv 分离变量并两边积分
平行。如图所示，有一长为l 的金属棒放在磁场中，设B随时间的变化
率为常量。试证：棒上感应电动势的大小为
B
dB l
R2
l
2
dt 2
2
Ro
Ek d l
LEkdl
P
Q
l
证1：取 闭合回路OPQ 由法拉第电磁感应定律，有
LE kdl S B tdS
B
Ro
OP、QO段，因为Ek（涡旋电场）的方向与径 向垂直，与 dl 矢量点积为0。
1978年全国高考物理试题
17
7. 面积为S和2 S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I．线 圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用21表示，线圈2的电流所 产生的通过线圈1的磁通用12表示，则21和12的大小关系为：
(A)21212. (C)2112.
(B) 2112. (D) 211 212.
dt
v
dv
t
dt
0 gsinHv 0
得 1lngsinHvt H gsin
由此得导体在t时刻的速度
vmgRsin
B2l2cos2t
(1e mR )
B2l2cos2
由上式可知，当
t vvmBm2gl2Rcsoisn2
此即为导体棒下滑的稳定 速度，也是导体棒能够达 到的最大速度，其v－t 图 线如图所示。
第十六章 第五节 能量的转换和守恒
第五节能量的转化和守恒【知识体系】1、常见的能量形式及其转化常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。
这些不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。
如摩擦生热是机械能转化为内能；水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能……2、能量守恒定律能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
说明：“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。
【题型体系】题型一·能结合实例分析能量之间的转化和转移例 1下列过程中，属于内能转化为机械能的是（）A．寒冷天气快速搓手，手会感到暖和B．水轮机带动发电机发电C．烧红的铁块放入水中，冷水变热D．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动知识点通过实例，认识能量之间可以互相转化闯关点拨寒冷天气快速搓手，手感到暖和是摩擦生热现象，机械能转化为内能．水轮机带动发电机发电，是机械能转移的过程．烧红的铁块放入水中，使冷水变热，是内能转移的过程，铁放热，内能减小，水吸热，内能增加．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动，是水蒸气膨胀对外做功，顶起壶盖后，它自身的内能要减小，从而获得机械能．答选D跟踪训练：1．从能的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是的过程．2．英国物理学家法拉第经过10年不懈努力，终于在1831年发现了现象，导致发电机的发明，实现了电能的大规模生产。
我国兴建的长江三峡发电机组，是通过能转化为电能。
福州市即将兴建的垃圾焚烧电厂，是将垃圾焚烧后获得的能。
最终转化为电能。
3．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_________能转化为壶盖的能。
4．能量转化与守恒是自然界的基本规律之一，下列过程中机械能转化为电能的是（）A．干电池放电B．给蓄电池充电C．风力发电D．电动机带动水泵抽水5．下列现象中，利用内能做功的是（）A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起6．下列事例中，属于做功改变物体内能的是（）A．在火上点燃火柴头，使火柴头温度升高B．冬天人们围着火炉烤火身体感觉暖和C．两手互相摩擦，手感觉暖和D．在阳光照射下，水盆里的水温度升高7．“五一”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水。
大学物理基础知识电磁波与电磁谱
大学物理基础知识电磁波与电磁谱电磁波与电磁谱电磁波是宇宙中广泛存在的物理现象，它是由电场和磁场通过空间传播而形成的一种波动现象。
电磁波具有多样化的特性和应用，而电磁谱则是对电磁波的一种分类和描述方式。
一、电磁波的基本概念电磁波是由变化的电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波的传播速度是光速，即每秒约30万公里。
电磁波可以分为多个频段，其中包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
二、电磁波的特性1.频率和波长：电磁波的频率与波长成反比，即频率越高，波长越短。
频率是指单位时间内波峰通过的次数，用赫兹（Hz）表示，而波长是指连续两个波峰之间的距离，用米（m）表示。
2.幅度和能量：电磁波的幅度表示波动的振幅大小，而能量则与幅度相关，即能量与波动的振幅大小成正比。
3.传播速度：电磁波的传播速度是恒定不变的，即光速，约为每秒30万公里。
三、电磁谱的分类电磁谱是对电磁波进行分类和描述的方式，根据频率和波长的不同，电磁谱可以分为以下几个主要部分：1.无线电波：无线电波是频率最低、波长最长的电磁波，被广泛用于通信、广播和雷达等领域。
2.微波：微波的频率相对较高，波长较短，主要用于雷达、微波炉等应用。
3.红外线：红外线是介于可见光和微波之间的电磁波，被广泛应用于红外线摄像、遥控器和红外线热成像等领域。
4.可见光：可见光是人眼能够看到的一种电磁波，包括从红色到紫色的一系列颜色。
可见光被广泛应用于照明、显示器等领域。
5.紫外线：紫外线的频率高于可见光，波长相对较短，对人体有一定的辐射危害。
紫外线被应用于紫外线灯、紫外线杀菌等领域。
6.X射线和γ射线：X射线和γ射线具有很高的频率和能量，对物质具有穿透性，被广泛应用于医学影像学、材料检测等领域。
四、电磁波的应用电磁波广泛应用于生活和科技的多个领域，其中一些主要应用包括：1.通信：无线电波和微波被用于无线通信领域，如手机、电视和无线网络等。
2.医学：X射线和γ射线被用于医学影像学，如X光检查和放射治疗等。
大学物理教案：电磁场与电磁波的基本特性
大学物理教案：电磁场与电磁波的基本特性导论在学习物理学的过程中，电磁场和电磁波是其中最重要的两个概念之一。
我们身边的电子设备、无线通信、光学现象等都离不开电磁场和电磁波的作用。
本教案将对电磁场与电磁波的基本特性进行介绍和探讨，帮助大家深入理解这些概念，并能应用于实际问题解决中。
一、电磁场的概念及基本特性1.1 什么是电磁场？电磁场是由电荷在空间中产生的物理场，它具有物质无形、能量传递、相互作用等特性。
电荷会在周围产生电场，而电场又会影响周围的电荷和物质。
当电荷在运动时，除了产生电场外，还会产生磁场，二者相互作用，形成电磁场。
1.2 电磁场的量纲及单位电磁场的量纲为“电流密度”，单位为安培/米（A/m）。
1.3 电磁场的基本性质电磁场具有以下基本性质：•趋肤效应：在导体表面，电磁场主要分布在导体表面附近。
•波动性：电磁场可以以波动的方式传播，在空间中形成电磁波。
•叠加原理：多个电磁场可以线性叠加，形成新的电磁场。
二、电磁波的概念及基本特性2.1 什么是电磁波？电磁波是由电场和磁场实时传输能量的现象，它可以沿着空间中的特定方向传播。
电磁波的传播速度为光速，即299792458米/秒。
2.2 电磁波的分类根据频率的不同，电磁波可以分为多个不同的分类。
常见的有以下几种：•射电波：频率低于3×10^9赫兹（Hz），波长大于10厘米。
•微波：频率介于3×109赫兹（Hz）到3×1012赫兹（Hz）之间，波长为1毫米至1米。
•红外线：频率介于3×1012赫兹（Hz）到4.3×1014赫兹（Hz）之间，波长为1微米至750纳米。
•可见光：频率介于4.3×1014赫兹（Hz）到7.5×1014赫兹（Hz）之间，波长为750纳米至400纳米。
•紫外线：频率介于7.5×1014赫兹（Hz）到3×1017赫兹（Hz）之间，波长为400纳米至10纳米。
大学物理教案：电磁场与电磁波
大学物理教案：电磁场与电磁波引言大学物理是一门涵盖广泛的学科，其中一个重要领域是电磁学。
在这个教案中，我们将聚焦于电磁场和电磁波这个主题。
电磁场和电磁波是电磁学的基础，它们在我们日常生活中起着至关重要的作用。
通过深入研究这些概念，我们可以更好地理解电磁现象的本质，并应用于实际问题的解决。
电磁场概述什么是电磁场？电磁场是一种由电荷和电流产生的物理场。
它由电场和磁场组成，可以相互作用并互相转化。
电荷和电流是产生电磁场的源，它们对周围的空间产生影响，并通过场的相互作用影响彼此。
电场的性质和特点电场是由电荷产生的一种物理现象。
电荷可以是正电荷或负电荷，通过它们周围的空间产生电场。
电场具有以下性质和特点：1.静电力：电场能够产生引力或斥力的力，这被称为静电力。
正电荷和负电荷之间的静电力是相互吸引或相互排斥的，根据它们的电荷符号的不同。
2.电场强度：电场强度是描述电场的强弱的物理量。
它可以用矢量表示，单位是牛顿/库仑（N/C）。
3.高斯定理：高斯定理描述了电场通过一个封闭曲面的总通量与该曲面内的电荷量之间的关系。
这个定理对于计算复杂电场的总通量非常有用。
磁场的性质和特点磁场是由电流产生的一种物理现象。
电流会产生磁场，并对周围的空间产生影响。
磁场具有以下性质和特点：1.磁感应强度：磁感应强度是描述磁场的强弱的物理量。
它可以用矢量表示，单位是特斯拉（T）。
2.洛伦兹力：电流在磁场中会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的方向垂直于电流的方向和磁场的方向。
3.安培环路定理：安培环路定理描述了电流穿过一个闭合回路时，在该回路上的磁场积分与回路内电流之间的关系。
这个定理对于计算复杂电流产生的磁场非常有用。
电磁波概述什么是电磁波？电磁波是一种由电磁场产生的波动现象。
当电磁场的能量以波的形式传播时，就形成了电磁波。
电磁波由电场和磁场相互振荡而成，沿着垂直于振动方向的方向传播。
电磁波的性质和特点电磁波具有以下性质和特点：1.波长和频率：电磁波的波长是指波动中一个完整波形的长度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无线电波
3 10 4 (Hz )
设计制作 王小云 颜琳
吉首大学物电系
第五节 电磁波
麦克斯韦1865年预言了电磁波(electromagnetic wave)，1888年赫兹 (Hertz)用实验证实了电磁波的 存在。
在均匀无限大媒质中，若无自由电荷和传导电流 (麦克0 =斯0韦；电j0磁=场0方)，程再组考可虑解到出D一=维E情，形B下=E(Hx,，t)、由 H(x,t)的波动方程
E H
5.电磁波的传播速度为 u 1
四、电磁波的能量密度
电磁波的传播过程为能量的传播过程，
即辐射能。 电场能量密度
磁场能量密度
we
1 E
2
2
wm
1 H 2
2
电磁场能量密度
w
we
wm
1 E
2
2
1 2
H
2
五、电磁波的能流密度
单位时间内通过垂直于传播方向的单位 面积的辐射能。
S wu
S u (E 2 H 2 )
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，这样就产生了电磁波。
EEEBຫໍສະໝຸດ B如广播电台 声 电
电视台 声光 电
B 电磁波发射 电磁波发射
LC
最后形成电偶极子，即发射电磁波的天线。 二、明确几点
1.电磁波的传播不依赖任何媒质可在真空 中传播。
wc S cc
单位面积所受的辐射压力：
p
S c
七、电磁波谱
10 12
10 10
10 4 10 2
10 2
10 4
10 6 (m )
微波
宇 宙 射 线
射 线
X 射 线
紫 可红 外 见外 线 光线
毫 厘分 米 米米 波 波波
超 短 波
短 波
中 波
长 波
3 10 22
3 1016 3 1014 3 1012
2
S u (E 2 H 2 )
2
由
u 1
和
E H
S 1 ( E H H E ) 2
EH
矢量式
S EH
S 称为辐射强度矢量或坡印延矢量。
六、电磁波的动量
爱因斯坦质能关系式：E mc2
单位体积中电磁场的质量： w
c2
单位体积中电磁场的动量：
w c2
c
在单位时间内，通过垂直于传播方向的 单位面积的电磁场动量，即动量流密度：
2.电磁波在媒质中传播的速度
u 1
真空中
u 1
0 0
1
8.85 10 12 4 10 7
3 10 8 m/s
即光速，光是一种电磁波。
三、电磁波性质 1.电磁波是横波 E、H 与传播方向 k 垂直。
E
k H
2.E与H相互垂直，并与k构成右手螺旋系。 3.E 与 H 同相位。
4.介质中 E 与 H 数值上成正比。