电磁学讲——变化的电场产生磁场电磁场与电磁波
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重要的概念，它们对于我们理解和应用电磁现象具有重要意义。
本文将介绍电磁场和电磁波的基本概念，阐述它们之间的关系，以及它们在日常生活和科学研究中的应用。
一、电磁场的概念和特性电磁场是指由电荷或电流产生的空间中的物理场。
电磁场可分为静电场和磁场两种。
静电场是由静止电荷产生的场，其特点是强度随距离的增加而减小，并且与电荷的性质有关。
磁场是由电流或者变化的电场产生的场，其特点是有磁感应强度和磁场线的方向。
电磁场具有几个重要特性。
首先，电磁场是无穷远的，即电荷或电流所产生的电磁场可以传播到无穷远的地方。
其次，电磁场具有向外辐射的特点，就像水波一样，可以向周围传播。
第三，电磁场是叠加的，即不同的电荷或电流所产生的电磁场可以在同一点上叠加，形成合成场。
二、电磁波的概念和特性电磁波是由电磁场的振荡传播产生的波动现象。
电磁波包括了电场和磁场的变化，是以光速传播的横波。
根据波长的不同，电磁波可以分为不同的频段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线。
其中，可见光是人眼能够感知的电磁波。
电磁波具有几个重要特性。
首先，电磁波能够传播在真空中，其速度与真空中的光速相等，约为3×10^8米/秒。
其次，不同频段的电磁波具有不同的波长和能量，频率越高，波长越短，能量越大。
第三，电磁波可以被反射、折射、散射和吸收等现象。
这些特性使得电磁波在通信、遥感、医学影像等领域有着广泛的应用。
三、电磁场和电磁波的关系电磁场和电磁波之间存在着密切的关系。
电磁波是电磁场的传播方式，电磁场是电磁波的基础。
在电磁波传播的过程中，电场和磁场相互作用，互相转换，形成电磁波的传播。
同时，电磁波的传播也会产生电场和磁场的变化。
这种相互作用使得电磁场和电磁波具有相似的特性，例如传播速度相同、可以被反射和折射等。
四、电磁场与电磁波的应用电磁场和电磁波在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
在通信领域，无线电波和微波被用于无线通信和卫星通信，可见光被用于光纤通信和激光通信。
电场与磁场的交替变化与电磁波的产生
电场与磁场的交替变化与电磁波的产生在物理学中，电场和磁场是两个基本的概念。
电场是由电荷产生的力场，可以使电荷受力；而磁场是由电流产生的力场，可以使磁体受力。
当电场和磁场交替变化时，就会产生电磁波。
电场和磁场的交替变化是由麦克斯韦方程组描述的。
麦克斯韦方程组是描述电磁场的一组偏微分方程。
其中，法拉第电磁感应定律描述了由磁场的变化引起的电场的产生；而安培环路定理描述了由电场的变化引起的磁场的产生。
这两个定律相互作用，形成了电场和磁场的交替变化，从而产生了电磁波。
电磁波是一种波动现象，它是通过电场和磁场的相互作用传播的。
电磁波可以分为多个频段，常见的有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些电磁波具有不同的波长和频率，可以用来进行通信、加热、照明、医疗等各种应用。
电磁波的产生是由于电场和磁场的交替变化引起的。
当电场和磁场交替变化时，它们相互支撑、相互作用，通过空间的传播形成了电磁波。
这种交替变化是周期性的，即电场和磁场在空间中周期性地变化，而电磁波传播的速度是恒定的，约为光速。
这也使得电磁波具有了波动性和粒子性的双重特性。
电磁波具有一些重要的特征，包括频率、波长、振幅和能量。
频率是表示电磁波振动次数的物理量，单位是赫兹(Hz)；波长是表示电磁波在空间中传播的距离，单位是米；振幅是表示电磁波振幅的大小，与电磁场中处于最大位移处的物理量有关；能量是电磁波传播的能量，与电场和磁场的能量有关。
电磁波在传播过程中具有许多应用。
无线电波可以用于无线通信和广播；微波可以用于炉子和雷达；红外线可以用于红外加热和遥感；可见光可以用于照明和成像；紫外线可以用于杀菌和光敏剂的激发；X射线可以用于医学影像和材料分析；γ射线可以用于放射治疗和核反应。
这些应用使得电磁波成为现代社会中不可或缺的一部分。
总结起来，电场和磁场的交替变化引起了电磁波的产生。
电磁波是一种通过电场和磁场的相互作用传播的波动现象。
电磁波具有多种频段和应用，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
电磁场与电磁波(高中物理教学课件)
典型例题
例1. 下列说法正确的是 ( A ) A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．声波只能在空气中传播 D．光需要介质才能传播 例2.(多选)关于电磁波与声波，下列说法正确的是 ( AC ) 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
一.电磁场 3.电场和磁场的变化关系
非均变Βιβλιοθήκη 匀变 激发 化化的
电
磁场
场
均
稳
匀 激发 定
变
磁
化
场
非均
变
匀变 激发 化
化的
磁
电场
场
不
再
激 发
均
稳
匀 激发 定
变
电
化
场
非均 匀变 化的 磁场
一.电磁场
4.电磁场 变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不 可分割的统一的场，这个场叫电磁场。
二.电磁波
1.电磁波：麦克斯韦推断变化的 电场和变化的磁场交替产生，由 近及远地向周围传播形成电磁波。 2.电磁波的特点： ①电磁波传播不需要介质
典型例题
例7.如图所示是一水平放置的绝缘环形管，管内壁光滑， 内有一直径略小于管内径的带正电的小球，开始时小球 静止，有一变化的磁场竖直向下穿过管所包围的面积， 磁感应强度大小随时间成正比增大，设小球的带电荷量 不变，则（ B ） A．顺着磁场方向看，小球受顺时针方向的力，沿顺时 针方向运动 B．顺着磁场方向看，小球受逆时针 方向的力，沿逆时针方向运动 C．顺着磁场方向看，小球受顺时针 方向的力，沿逆时针方向运动 D．小球不受洛伦兹力，不运动
第三课时电磁场和电磁波讲课文档
典例剖析
【例2】 电磁波与声波比较( )
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质 B.由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大 C.由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大 D.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关
第29页，共43页。
[解析] 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析选项A、B 均与事实相符,所以A、B项正确.根据λ= ,电磁波速v度变小, 频率不变,波长变小;声波速度变大,频率不变,波长变大,所f 以选项 C正确.电磁波在介质中的速度,与介质有关,也与频率有关,在同 一种介质中,频率越大,波速越小,所以选项D错误,故选ABC.
传播方 式 地波
地波和 天波 天波
主要用途
超远程无 线电 通信和导 航 调幅无线 电广播､电 报､通信
第12页，共43页。
微 米波 波
分米 波 厘米 波 毫米 波
10 m~1 m 30 MHz~300 MHz
近似 直线 传播
1 m~0.1 m 300 MHz~3000 直线
MHz
传播
10 cm~1 3000
(2)雷达用的是微波波段,因为电磁波波长越短,传播的直线性越好,反
射性越强.活学活用
第20页，共43页。
3.雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备,它可以向一定 方向发射不连续的电磁波,当遇到障碍物时要发生反射.雷达在发射
和接收电磁波时,在荧光屏上分别呈现出一个尖形波.某型号防 空雷达发射相邻两次电磁波之间的时间间隔为5×10-4 s.现在
第31页，共43页。
典例剖析 【例3】 雷达向远处发射无线电波,每次发射的时间是1μs,两次发
电磁场与电磁波
電磁場與電磁波电磁场与电磁波电磁场是指由电荷的运动而形成的一种物质周围的力场。
电磁场的概念由麦克斯韦方程组给出，它包括电场和磁场两部分。
电场是由电荷产生的力场，它描述了电荷对周围其他电荷产生的作用力。
磁场是由电流或者变化的电场产生的，它描述了电流对周围产生的作用力。
1. 电场在所有电荷周围都存在电场，电场的描述通过电场强度来实现。
电场强度是一个矢量量，大小表示电场的强弱，方向表示电场的作用方向。
在一个点处，电场强度的方向与正电荷相同，与负电荷相反。
电场强度的数学表达式为E = F / q，其中E表示电场强度，F表示电场力，q表示电荷的大小。
2. 磁场磁场是由电流或者变化的电场产生的，磁场的描述通过磁感应强度来实现。
磁感应强度是一个矢量量，大小表示磁场的强弱，方向垂直于电流的方向。
磁感应强度的数学表达式为B = μ0I / (2πr)，其中B表示磁感应强度，μ0表示真空中的磁导率，I表示电流的大小，r表示电流到观察点的距离。
3. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组，它由麦克斯韦提出。
麦克斯韦方程组包括四个方程式，分别描述了电场和磁场的生成和传播规律。
其中最重要的两个方程是电场和磁场的高斯定律和法拉第定律。
电场和磁场的高斯定律描述了电场和磁场的生成规律，法拉第定律描述了电磁场的传播规律。
4. 电磁波当电磁场中发生变化时，就会产生电磁波。
电磁波是指电场和磁场同时变化并传播的波动现象。
电磁波的产生和传播遵循麦克斯韦方程组。
电磁波分为不同的频率和波长，其中频率和波长之间有一个固定的关系，即c = λf，其中c表示光速，λ表示波长，f表示频率。
根据频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
总结：电磁场是由电荷和电流产生的力场，包括电场和磁场两部分。
电场描述了电荷对周围电荷的作用力，磁场描述了电流对周围物体的作用力。
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组，用于描述电磁场的生成和传播规律。
2024-2025学年高二物理必修第三册(鲁科版)教学课件5.3初识电磁波及其应用
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
②电视信号的接收 接收机收到高频电磁波以后,利用电视机的调谐器选出我们所需要的某
一频率的电磁波,再从高频电信号中取出音频、视频电信号,音频电信号经 放大后送到扬声器,转换成声音;视频电信号送到显像设备,转换成图像
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
一、电磁场
麦克斯韦在电磁学方面的主要贡献：发现变化的电场和变化的磁场相 互联系形成统一的电磁场 1.变化的磁场产生电场: (1)在变化的磁场中如果有闭合的回路,由于磁通量的变化产生了 _感__应__电__流_,表明变化的磁场产生了__电__场_。 (2)变化的磁场中如果没有闭合回路,也同样会在空间产生__电__场
2.雷达 （1）雷达系统一般由天线、发射机、接收机等组成 （2）工作原理:利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性来确定目标物 体的位置
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
三、电磁污染及防护 1.电磁污染
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
2.电磁辐射的防护
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
谢 谢！
高中物理 必修第三册 第5章 初识电磁场与电磁波 第3节 初识电磁波及其应用
2.电磁波可以在_真__空__中传播,电磁波的传播_不__需要介质。 3.光也是电磁波: (1)电磁波的传播速度恰好与真空中的光速_相__同__。 (2)麦克斯韦指出,光是以波动形式传播的一种___电__磁__波_。
电磁场与电磁波了解电磁场与电磁波的关系
电磁场与电磁波了解电磁场与电磁波的关系电磁场和电磁波是物理学中重要的概念，它们在我们的日常生活中起着至关重要的作用。
在本文中，我们将深入探讨电磁场与电磁波之间的关系。
电磁场是指在空间中存在的电场和磁场的总和。
电场是由带电粒子产生的，它的强弱和方向由电荷的性质和位置决定。
磁场则是由运动带电粒子产生的，它的强弱和方向由电流和电流所形成的磁矢量决定。
电场和磁场通过麦克斯韦方程组相互作用，形成了电磁场。
电磁波是由电磁场传播而成的一种波动现象。
电磁波的传播速度是光速，它可以在真空中传播，也可以在各种介质中传播。
电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的，它们垂直于彼此并且垂直于传播方向。
电磁波具有一定的频率和波长，频率越高，波长就越短。
电磁场和电磁波之间的关系可以通过麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组包括麦氏方程、安培环路定理和法拉第电磁感应定律。
这些方程描述了电磁场中电场和磁场的变化规律，它们揭示了电磁场与电磁波之间的密切关系。
在电磁波传播过程中，电磁场的能量以波动的形式传递。
当电磁波遇到物体时，一部分能量会被物体吸收，一部分能量会被物体散射或反射。
这就是我们日常生活中所见到的光的现象。
例如，太阳发出的光通过大气层传播到地球，然后被地面吸收或者反射，形成我们所见到的光线。
电磁波在通信领域有着广泛的应用。
无线电通信、电视和手机信号的传输都是通过电磁波实现的。
在医学领域，X射线和核磁共振等技术利用了电磁场和电磁波的特性，为医生提供了重要的诊断手段。
另外，雷达和卫星通信等领域的发展也离不开电磁场和电磁波的研究。
总之，电磁场和电磁波是相互关联的物理现象。
电磁场的变化产生了电磁波，而电磁波传播又需要电磁场的支持。
电磁场和电磁波的研究在科学研究和技术应用中具有重要意义，对于我们深入了解自然界和推动科技进步都起着不可忽视的作用。
通过对电磁场和电磁波的研究，我们能够更好地理解和利用电磁现象，促进社会的发展和进步。
希望本文能帮助读者更好地了解电磁场与电磁波之间的关系，并对其在生活和科技中的应用产生兴趣。
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。
电磁场与电磁波的产生与传播
电磁场与电磁波的产生与传播电磁场和电磁波是我们日常生活和科学研究中经常涉及到的概念。
它们是相互关联的，电磁场产生了电磁波的传播。
那么，电磁场和电磁波是如何产生与传播的呢？接下来我们就来探讨一下这个问题。
首先，让我们先了解一下电磁场。
电磁场是由电荷所产生的一个物理场。
当电荷存在时，会形成一个与之相连的电磁场，这个电磁场是由电磁力所产生的。
电磁场具有方向和强度的概念，它会对周围的物体和电荷产生作用力。
所以可以说，电磁场是电荷产生的一种作用力场。
电磁波则是由电磁场的变化所产生的一种波动。
电磁波是一种垂直传播的波动，通过空间中的相互作用而传播。
电磁波具有波长和频率的概念，波长越短，频率越高，能量越大。
电磁波还可以分为不同的频段，包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
那么，电磁场是如何产生的呢？我们知道，电磁场是由电荷所产生的。
当电荷运动时，会产生一个周围的电场。
而当电荷加速运动时，就会产生一个周围的磁场。
这种电场和磁场的产生和变化过程就是电磁场的形成过程。
从这个角度来看，电磁场是电荷产生的一种电场和磁场的综合作用。
电磁波的产生则是电磁场的变化而引起的。
当电磁场的强度发生变化时，就会产生电磁波。
这个变化过程可以是电荷的加速运动，也可以是电流的变化。
当电磁场的强度发生变化时，就会产生一个扰动，这个扰动在空间中传播，形成了电磁波。
电磁波的传播具有一定的规律。
电磁波是以光速传播的，即每秒钟传播约30万公里的距离。
电磁波在传播过程中，并不需要媒质来支持它们的传播，可以在真空中传播。
这是因为电磁波的传播是通过电场和磁场的相互作用来实现的。
电磁波在传播过程中，电场和磁场会不断的变化、交替，形成一个电磁振荡的过程，从而传播出去。
电磁波在传播过程中会遵循一定的传播规律。
根据电磁波的频率和波长的关系，我们可以将电磁波分为不同的频段，每个频段都有不同的特性和应用。
例如，射频和微波主要应用于通信和雷达，红外线主要应用于热成像和遥控，可见光主要用于我们的日常视觉感知，紫外线主要应用于杀菌和荧光检测，X射线和γ射线主要应用于医学诊断和科学研究。
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、
变化的电场产生磁场
3、麦克斯韦的贡献
麦克斯韦于1856年、1862年、 1864年发表了三篇划时代的论文， 牢固地奠定了麦克斯韦电磁场 理论的基础。《电磁通论》在 1873年问世，这部经典著作，以 著名的方程组把电荷、电流、 电场和磁场间的普遍联系完全 统一了起来，电磁波传播的研 究和光的电磁理论是这部著作 的精髓。在物理学史上，这一 鸿篇巨著可以与牛顿的《自然 哲学之数学原理》相媲美。
变化的磁场（电场） 产生电场（磁场）
3.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确 的是（ D ） A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
均匀变化的磁场（电场）产 生恒定的电场（磁场）
4.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正 确的是（ D） A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场 B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场 C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场 D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场
振荡磁场（电场）产生同频 率的振荡电场（磁场）
（3）不需要传播介质，在真空中可以传播
3.电磁波与机械波比较 [传播条件] 机械波传播需要介质，而电磁波不需 要介质也能传播。 [传播规律] 都遵循“V=λf=λ/T”这个关系式；且 电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。 [传播本质] 机械波传播的是机械能，电磁波传播 的是电磁能。
四、赫兹的电火花
《电磁通论》
麦克斯韦电磁理论 在他的生前并未得到充 分的重视，因为他的思 想太不寻常了，德国物 理学家赫兹用实验的方 法证实了他电磁理论预 言的所有方面，麦克斯 韦的理论才得到了普遍 的承认。
二、伟大的预言 1、麦克斯围电磁场理论
电磁场与电场的关系
电磁场与电场的关系
电磁场与电场之间有着密切的关系，它们是电磁学中的两个重要概念。
电场是指由电荷产生的力场，负责描述电荷之间相互作用的力的传递。
而电磁场则是由电场和磁场共同构成的物理场，描述了电荷和电流产生的相互作用。
首先，从理论上来看，电场和磁场是由同一个基本相互作用力产生的。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场之间存在耦合关系，即变化的磁场可以产生电场，而变化的电场也可以产生磁场。
这就是著名的麦克斯韦方程中的法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
其次，从宏观现象上来看，电磁场的存在使得电场和磁场之间可以相互转化。
例如，当电流通过导线时会产生磁场，而变化的磁场又会产生感应电动势，从而产生电场。
这种相互转化的现象在电磁感应和电磁波等现象中得到了充分的体现。
此外，电磁场的存在也使得电磁波得以传播。
电磁波是由变化的电场和磁场相互耦合而形成的波动现象，它们在真空中以光速传播。
这进一步表明了电场和磁场之间的密切关系，它们共同构成了电磁波这一重要的物理现象。
总的来说，电场和磁场之间有着密不可分的关系，它们共同构成了电磁场这一重要的物理概念。
通过深入理解电场和磁场的相互作用，我们可以更好地理解电磁学的基本原理，从而应用于各种实际问题的分析和解决。
电磁波产生原理..
(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
2．红外线 红外线的波长在780nm ~ 1mm之间，其特点是热效应显著， 能透过浓雾或较厚的气层，常用作加热、 遥测、遥感等。
3．紫外线
紫外线的波长范围为 10nm ~ 0.4m 由于其波长比紫光更 短，因此粒子性已比较明显。紫外光子的能量足以破坏生物的 细胞等物质，因而具有消毒、杀菌、灭虫等作用。长期或过强 照射紫外线会损害人的免疫系统，也会抑制农作物生长，损害 海洋生物，破坏大自然的生物链。地球上的生物在太阳光的照 射下之所以能安然无恙，要归功于能吸收阳光中相当一部分紫 外线的大气中的臭氧层因此，保护臭氧层不受破坏是环保的一 个重要课题。
2．辐射功率
辐射功率：单位时间内辐射的能量 以振荡偶极子为中心，r 半径为的球面上积分，并把所得
的结果对时间取平均，则得振荡偶极子的平均辐射功率为
p
2 4 p0
12πu
4
由此可知振荡偶极子的辐射功率与频率的四次方成正比。 说明：（1）普通交流电V=50Hz，辐射能量可忽略； （2）无线电中使用
无 线 电 波
3 1022 3 1016 3 1014 3 1012 3 104
(Hz)
电磁波谱
真空中波长
主要产生方式
长波
无 线 电 波 中波 短波 超短波 微波
3 103 m — 3 104 m 200m — 3 10 m 10m — 200m
初识电磁场与电磁波知识点
初识电磁场与电磁波知识点
电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念，涉及到电场、磁场、电磁波的传播等多个方面。
以下是一些关于电磁场与电磁波的基本知识点：
1. 电磁场：由变化的电场和磁场组成，是相互联系、相互作用的统一场。
电磁场的变化会产生电磁波。
2. 电磁波：是电磁场的一种波动状态，可以传播能量。
电磁波由电场和磁场组成，它们的相互垂直并且都与波的传播方向垂直。
3. 电磁波的传播：电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播。
在介质中传播时，电磁波的传播速度、频率和波长等特性会受到影响。
4. 电磁波的性质：具有波动性和粒子性，即具有能量和动量。
电磁波的频率、波长和能量之间存在关系，即E=hν，其中E为能量，ν为频率，h为普朗
克常数。
5. 电磁波谱：根据频率从低到高的顺序，电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
6. 电磁辐射：指能量以电磁波形式发射到空间的现象。
电磁辐射包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等。
7. 电磁感应：当导体处于变化的磁场中时，导体中会产生感应电动势。
这种现象称为电磁感应。
8. 磁场强度和电场强度：描述磁场和电场强弱的物理量，单位分别为安培/米2（A/m）和伏特/米（V/m）。
这些知识点为初步了解电磁场与电磁波的概念提供了基础，但实际应用和研究涉及更多深入的内容。
如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询物理学专家。
人教版高中物理选择性必修第2册 第14讲 电磁场与电磁波(解析版)
第14讲电磁场与电磁波课程标准课标解读1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。
2.结合牛顿万有引力定律和麦克斯韦电磁场理论，体会物理学发展过程中对统一性的追求。
1.知道电磁场的概念及产生过程.2.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律，知道电磁波与机械波的区别．知识点01 电磁场1．变化的磁场产生电场(1)实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流．(2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，知识精讲目标导航电场促使导体中的自由电荷做定向运动．(3)实质：变化的磁场产生了电场．2．变化的电场产生磁场麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场．【知识拓展1】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．【即学即练1】麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一阶段中最伟大的理论物理学家，他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来，下列关于麦克斯韦的理论，正确的是（）A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场B．光是以波动形式传播的一种电磁振动C．水波、声波和电磁波都能在真空中传播D．当电场和磁场同时存在空间某一区域时，就会形成电磁波【答案】B【解析】A．均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，故A错误；B．光是以波动形式传播的一种电磁振动，故B正确；C．水波、声波属于机械波，不能在真空中传播；电磁波能在真空中传播，故C错误；D．电磁波是由变化的电场和磁场，从发生区域由近及远传播形成的，故D错误。
高中物理新教材同步必修第三册 第13章电磁现象与电磁波 4 电磁波的发现及应用
4 电磁波的发现及应用
【学习目标】
1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念. 2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的
关系. 3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波
的应用，了解电磁波的能量.
【内容索引】
梳理教材 夯实基础
探究重点 提升素养
例3 电磁波在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，有一个广播电台的频
率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为
A.2.70 m C.3.00 m
B.270 m
√D.3.33 m
解析 根据 c＝λf 可得，λ＝903.×0×101806 m≈3.33 m.
三、电磁波谱 1.电磁波谱 电磁波按波长由大到小排列顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ射线.它们共同构成了范围广阔的电磁波谱.
针对训练2 (多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是
√A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的
病变
√B.γ射线是波长最短的电磁波
C.紫外线的频率比紫光低
D.在电磁波谱中，穿透能力最强的是X射线
解析 X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物 体的病变，选项A正确； γ射线是波长最短的电磁波，选项B正确； 在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，紫 外线的频率比紫光高，在电磁波谱中γ射线的穿透能力最强，选项C、D 错误.
即学即用 判断下列说法的正误.
(1)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场.( × ) (2)电磁波在空气中可以传播，在真空中不能传播.( × )
(3)光在真空中的速度与电磁波在真空中的速度相同，光是一种电磁波.
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cos (t
x) u
1）电 磁波是横波 E
u
E0 ,H
cos(t
u ;
kx)
E
k 2π
u
2） E 和 H 同相位 ;
H
3） E 和 H 数值成比例 H E ；
4）电磁波传播速度 u 1 , 真空中波速
等于光速 u c 1 00 2.998108 m/s.
例1 有一圆形平行平板电容器, R 3.0cm.现对
其充电,使电路上的传导电流 Ic dQ dt 2.5A,
若略去边缘效应, 求（1）两极板间的位移电流;（2）两
极板间离开轴线的距离为 r 2.0cm 的点 P 处的磁
感强度 .
解 如图作一半径
Q Q
为 r平行于极板的圆形
回路，通过此圆面积的 电位移通量为
B
0r
2π R2
dQ dt
代入数据计算得 Id 1.1A B 1.11105T
二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程组
静电场高斯定理
D
ds
dV
q
S
V
静电场环流定理
l E dl 0
磁场高斯定理
SB
ds
0
安培环路定理
H dl
电能
We
Q2 2C
,
磁能 W m
1 2
LI 2 ,
LC回路总能量 1 Q2 1 LI 2 常量 2C 2
Q dQ LI dI 0 I dQ
C dt dt
dt
d 2Q 1
dt 2
Q0 LC
2 1
LC
d 2Q dt 2
2Q
0
d 2Q dt 2
2Q
0
Q (t )
I (t)
其解为 Q Q0 cost O
得
I
Q0 sint
I 0 cos(t
2
)
电荷在回路中来回往复周期性地运动：
1
t
2 LC
变化的电场和磁场局限于电容器和自感线圈中， 不能形成向外辐射的电磁波。
2、电磁波的产生与传播
a) 振荡回路具有开放性； b) 振荡电路具有高频率 (电磁波的能量与频率的四
全电流 Is Ic Id
-
Id
+ +
全电流 Is Ic Id
-
+
+ Ic
H
L
dl
Is
D
Ic
d D dt
H dl L
(
s
jc
) ds t
1）全电流是连续的；
2）位移电流和传导电流一样激发磁场；
3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.
Ic
R P*r
Ic
D D(πr 2 )
D
D
r2 R2
Q
Id
d D dtFra bibliotekr2 R2dQ dt
Q Q
Ic
R P*r
Ic
Id
dΨ dt
r2 R2
dQ dt
H
l
dl
Ic
Id
Id
H (2π
r)
r2 R2
dQ dt
计算得
H
r 2π R2
dQ dt
I
j
d s
l
S
麦克斯韦假设
麦方 克程 斯的 韦积 电分 磁形 场式
1）有旋电场 2）位移电流
Ek
jd
dD dt
SD
l E
ds
dl
V
dV
B
S t
ds
q
B ds 0
S
D
H dl
l
S ( jc
电磁学第8讲
——变化的电场产生磁场、电 磁场与电磁波
主要内容
位移电流 麦克斯韦方程组 电磁波
一、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 l
j
ds
s
S2
（以 L 为边做任意曲面 S ）
S1
-+ -+
-+
L -+ I
LH
dl
4、电磁波的能量
辐射能 ： 以电磁波的形式传播出去的能量.
电磁波的能流密度 S wu
电磁场能量密度
w we
wm
1 (E2 H 2 )
2
S u (E 2 H 2 ) EH
2
又 u 1 , H E
S1
j
ds
I
H dl j ds 0
L
S2
-
dD dt
+ +
I
-
jc -
-
D
+
+ jc
+
B
AI
Ic
dq dt
d(S )
dt
S
d
dt
jc
d
dt
D
dD d
dt dt
D SD
Ic
S
dD dt
dD dt
麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于该点
次方成正比)。
偶极振子：电偶极子， 电量随时间周期性的 变化。
满足开放性和高 频率的要求，可以作 为发射电磁波的波源。
不同时刻振荡电偶 振荡电偶极子附近的电磁场线 极子附近的电场线
p p0 cost
c
c
B
+
+
+
++
-
B
E
E
c
c
极轴 传播方向 E
H
p0 r
E(r, t) p0 2 sin cos (t r )
4π r
u
H (r,t) p0 2 sin cos(t r ) u 1
4π r
u
平面电磁波
E
o
H
u
x
E H
u
E
E0
cos
(t
x) u
H
H0
cos (t
x) u
3、电磁波的特性
H
H0
cos (t
x) u
H0
cos(t
kx)
E
E0
) ds t
麦方 克程 斯的 韦微 电分 磁形 场式
D ,
E
B
,
t
B 0,
H
j
D
t
各向同性的均匀介质：
D
E
0
r
E,
B H 0 r H ,
j E
变化的电场和变化的磁场 相互联系、相互产生，形 成统一的电磁场。
交变电场 产生 交变磁场
三、电磁场的物质性
t2 时刻 P点的电磁场决定于
t1(t1 t2) 时刻源 S 的电磁场，
t1
S
c
t2
P
即使 t1 之后源不再存在，也不影响其它地方电磁场
的存在和传播。 场是能量的载体，能量定域于场， 场是物质的一种形式。
四、电磁波
1、电磁波的产生与传播
a) 电磁振荡：
电位移矢量对时间的变化率.
位移电流密度
jd
D t
位移电流密度
位移电流 Id
S
jd
jd
ds
D t
S
D t
ds
d D dt
-
Id
+ +
-+
I - +
- +c
通过电场中某一截面的 位移电流等于通过该截面电 位移通量对时间的变化率.