电磁场电磁波解读
§133电磁场电磁波解读
§13.3 电磁场电磁波【考点提示】重点：1.理解电磁波的形成和发射；2.知道无线电波的发射和接收；3.理解电视雷达的工作过程。
难点：1.麦克斯韦电磁场理论；2. 电磁波和机械波的比较。
【知识要点】一、电磁场1、变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场；①恒定的电场周围磁场，恒定的磁场周围电场。
②均匀变化的电场周围产生磁场，均匀变化的磁场周围产生电场。
③非均匀变化的电场产生磁场，非均匀变化的磁场产生电场。
④周期性振荡的电场产生振荡磁场，周期性振荡的磁场产生振荡电场。
2、电磁场的形成：电场和磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，就是电磁场。
二、电磁波的产生：1、电磁波：电磁场由发生的区域向远处传播形成了电磁波。
2、振荡电路发射电磁波的过程，同时也是向外辐射能量的过程。
3、有效地向外发射电磁波，对振荡电路的要求：（1）；（2）；（3）三、电磁波的特点：1、电磁波是：电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与两者均垂直方向传播。
在传播方向上的任一点，E和B都随时间按正弦规律变化。
2、电磁波具有波的一切特性：电磁波具有、、、等波的一切特性；波长、波速、频率的关系式：也适用于电磁波。
3、电磁波在真空中也可以传播，传播速度为。
四、赫兹实验证实了麦克斯韦电磁理论的正确性：赫兹测定了电磁波的波长和频率，得到电磁波的传播速度等于光速；赫兹还用实验证明了电磁波具有波的一切特性。
1、无线电波：无线电技术中使用的电磁波。
第 1 页共4 页2、无线电波的发射：条件：开放电路和高频振荡信号。
所以需要对传输信号进行调制（包括调频、调幅）3、无线电波的接收：通过调谐使接收电路对某一特定频率发生电谐振，实现调制的过程。
4、电视：图像信号→电信号→电磁波→接收机→调谐、检波→图像信号5、雷达：由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置及电源计算机组成。
【例题分析】一电磁振荡振荡电流产生的过程：第 2 页共4 页第 3 页 共 4 页归纳：在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。
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。
电磁场电磁波解读
第一章矢量分析与场论
两个矢量的点积是一个标量
A B ABcos
矢量的点积服从交换律和分配律
AB B A
A(B C) A B AC
两个矢量的叉积是一个矢量
A B ec AB sin
O x0 x
F P(x0,y0,z0) ez y0 y
ex ey
A与B的矢量和
直角坐标系中一点的投影
A B ( Ax Bx )ex ( Ay By )ey ( Az Bz )ez
A与B的标积
A B = ( Axex Ayey Azez ) (Bxex Byey Bzez ) Ax Bx Ay By Az Bz
第一章矢量分析与场论
A与B的叉积
A B ( Axex Ayey Azez ) (Bxex Byey Bzez ) ( Ay Bz Az By )ex ( Az Bx Ax Bz )ey ( Ax By Ay Bx )ez
ex ey ez ＝ Ax Ay Az
Bx By Bz
化范围分别是 0 ， 0 2 ，－∞＜z＜∞。
第一章矢量分析与场论
圆柱坐标系与直角坐标系之间的变换关系：
＝ x2 y2 , arctan( y x), z z
或 x cos, y sin, z z
e e ez , e ez e , ez e e
e e 是随 变化的
第一章矢量分析与场论
1.2.3 球坐标系
(r,θ,φ) θ为常数平面
r为常数平面
z
er e
r e
θ
φ
r
y
、
电磁场与电磁波揭示电磁场与电磁波的本质与关系
电磁场与电磁波揭示电磁场与电磁波的本质与关系电磁场和电磁波是描述电磁现象的两个重要概念。
电磁场是由电荷所构成的空间区域周围存在的物理场，它的存在和变化可以对其他电荷产生力的作用。
而电磁波则是电磁场在空间中的传播，具有波动性质，可以传递能量和信息。
本文将探讨电磁场与电磁波的本质以及它们之间的密切关系。
一、电磁场的本质电磁场是由电荷所激发产生的一种物理场。
根据库伦定律，电荷间的相互作用是通过电磁场传递的，这种传递是瞬时的，即时的。
电磁场存在于电荷周围的空间中，不仅与电荷的性质相关，也与电荷的运动状态有关。
电磁场的本质是一种信息媒介，它可以将电荷的信息传递给其他电荷，从而实现信息的传递和相互作用。
电磁场的强弱和方向是通过电场和磁场来描述的。
电场是由电荷产生的一种力场，它的本质是描述电荷对其他电荷产生力的作用。
磁场是由电流或者称为移动电荷的磁矩产生的一种力场，它的本质是描述电流对其他电荷产生力的作用。
电场和磁场相互垂直，并且彼此相互依赖、相互影响，共同构成了电磁场。
二、电磁波的本质电磁波是电磁场在空间中的传播。
当电荷发生变化时，电磁场会随之变化，产生扰动。
这种扰动以波的形式传播出去，形成电磁波。
电磁波是一种横波，具有电场和磁场相互垂直的振动分量。
电磁波的传播速度是光速，也是任何物质能传播的最大速度。
电磁波具有电磁场的性质，它们都是由电荷产生和激发的，并且都遵循麦克斯韦方程组来描述。
电磁波有三个基本特征：振幅、波长和频率。
振幅表示电场和磁场的最大值，波长表示波的周期性特征，频率表示波的振动次数。
这些特征决定了电磁波在空间中的传播性质，如波速、传播方向等。
三、电磁场与电磁波的关系电磁场和电磁波之间存在着密切的关系。
首先，电磁波是电磁场的传播形式，它是电磁场的集体运动状态，承载着电磁场的能量和信息。
电磁波的产生需要电场和磁场相互作用，并满足一定条件才能形成稳定的电磁波。
其次，电磁波可以通过电磁场的相互作用和传递来影响其他物体和介质。
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
电磁波简单解释
电磁波简单解释
电磁波是一种由电场和磁场共同构成的特殊波动现象，是空间中传播的有序能量转移。
它们在对应的电磁波频率区域内在任何方向可以传播，而且它们的传播距离很远。
因为它们的存在，我们才能建立电子通信技术和现代高科技的一切。
电磁波由电磁场产生，电磁场是一个由电动势和磁动势组成的空间区域，它是介于电场和磁场之间的能量介质。
电磁场的特殊特性使它能够在任何方向和任何时间对空间中的物体造成影响，并且可以在较远距离传播。
电磁波会在传播过程中衰减，但它们生成的能量仍然能够在空间内能量交换中起促进作用。
传播过程中的电磁波会受到微小粒子和其他物质的影响，在空气中衰减或改变方向，因此，在某种程度上，它们可以产生折射、反射和衍射效应，从而可以被接收到。
电磁波的波长与它的频率成反比。
目前，人们已经发现了很多种不同的电磁波波段，它们的频率在很大程度上决定了它们的作用。
比如说，超高频波段能够传输信号和数据，而微波波段则用于无线通信，因此，电磁波能够支撑现代社会的信息传输技术。
另外，电磁波在日常生活中也有广泛的应用，如用于无线收音机、微波炉、电磁炉和无线网络等。
尤其是在医疗技术方面，人们现在已经发现了电磁波的多种用途，例如可以用来诊断、治疗和控制疾病。
总之，电磁波在现代社会中有着重要的作用，它们通过电磁场将能量在空间中传播，可以支撑电子通信技术，允许无线数据传输，也
有实际的用途，如用于医疗治疗等。
它们是现代科技背后不可或缺的重要部分，也是科学家们持续探求的研究方向。
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
电磁场与电磁波-知识点总结
已经将文本间距加为24磅,第18章:电磁场与电磁波一、知识网络二、重、难点知识归纳1．振荡电流和振荡电路（1）大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。
自由感线圈和电容器组成的电路，是一种简单的振荡电路，简称LC 回路。
在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
（2）LC 电路的振荡过程:在LC 电路中会产生振荡电流，电容器放电和充电，电路中的电流强度从小变大，再从大变小，振荡电流的变化符合正弦规律．当电容器上的带电量变小时，电路中的电流变大，当电容器上带电量变大时，电路中的电流变小(3) LC 电路中能量的转化 :a 、电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程．电流变大时，电场能转化为磁场能，LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。
电路电流与磁场的变化规律、电场能与磁场能相互变化。
分类：阻尼振动和无阻尼振动。
振荡周期：LC T π2=。
改变L 或C 就可以改变T 。
电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 特点：为横波，在真空中的速度为3.0×108m/s 电磁波 电磁场与电磁波 发射接收 应用：电视、雷达。
目的：传递信息 调制：调幅和调频 发射电路：振荡器、调制器和开放电路。
原理：电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流 选台：电谐振 检波：从接收到的电磁波中“检”出需要的信号。
接收电路：接收天线、调谐电路和检波电路电流变小时，磁场能转化为电场能。
b 、电容器充电结束时，电容器的极板上的电量最多，电场能最大，磁场能最小；电容器放电结束时，电容器的极板上的电量为零，电场能最小，磁场能最大．c 、理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
回路中电流越大时，L 中的磁场能越大。
极板上电荷量越大时，C 中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。
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、
第14讲电磁场与电磁波高二物理精品讲义(人教版选择性)
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，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．目标导航知识精讲(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。
电磁波[以波动形式传播的电磁场]
![电磁波[以波动形式传播的电磁场]](https://img.taocdn.com/s3/m/52ab5858a88271fe910ef12d2af90242a895ab83.png)
电磁波[以波动形式传播的电磁场]电磁波是由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。
由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。
电磁波在真空中速率固定，速度为光速。
见麦克斯韦方程组。
电磁波伴随的电场方向，磁场方向，传播方向三者互相垂直，因此电磁波是横波。
当其能阶跃迁过辐射临界点，便以光的形式向外辐射，此阶段波体为光子，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，电磁波不依靠介质传播，在真空中的传播速度等同于光速。
电磁辐射量与温度有关，通常高于绝对零度的物质或粒子都有电磁辐射，温度越高辐射量越大，但大多不能被肉眼观察到。
频率是电磁波的重要特性。
按照频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。
电磁辐射由低频率到高频率主要分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
人眼可接收到的电磁波，称为可见光（波长380~780nm）。
基本信息中文名电磁波外文名Electromagnetic wave别名电磁辐射电子烟雾定义以波动的形式传播的电磁场提出者詹姆斯·麦克斯韦概述从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。
且温度越高，放出的电磁波波长就越短。
正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。
电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。
电磁场包含电场与磁场两个方面，分别用电场强度E（或电位移D）及磁通密度B（或磁场强度H）表示其特性。
按照麦克斯韦的电磁场理论，这两部分是紧密相依的。
时变的电场会引起磁场，时变的磁场也会引起电场。
电磁场的场源随时间变化时，其电场与磁场互相激励导致电磁场的运动而形成电磁波。
电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为。
电磁波的行进还伴随着功率的输送。
电磁场是物质的特殊形式，它具有一般物质的主要属性，如质量、能量、动量等。
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
电磁场与电磁波分析
电磁场与电磁波分析电磁场和电磁波是我们日常生活中经常遇到的物理现象。
本文将对电磁场和电磁波进行分析，探讨它们的特点和应用。
一、电磁场的概念及特点电磁场是由电荷或电流产生的一种物理场。
电磁场的特点如下：1.1 空间作用范围广泛：电磁场能够在无限远的空间内传播，并且不会受到物质的阻碍。
1.2 作用力的体现：电磁场对电荷和电流具有作用力，可以改变它们的运动状态。
1.3 方向和强度的矢量性：电磁场具有方向和强度的矢量性质，可以用矢量来表示。
1.4 电磁波的产生：当电流变化时，电磁场会产生电磁波，即电磁辐射。
二、电磁波的概念及分类电磁波是电磁场的一种表现形式，具有电场和磁场相互垂直且相互交替变化的特点。
根据波长的不同，电磁波可以分为以下几种类型：2.1 射线状电磁波：这类电磁波的波长很短，如X射线和γ射线，能够穿透物质。
2.2 紫外线：紫外线的波长介于可见光和X射线之间，能够引起物质的照射和化学反应。
2.3 可见光：可见光是人眼能够感知到的电磁波，它的波长范围大约在380-780纳米之间，包括了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
2.4 红外线：红外线的波长介于可见光和微波之间，常用于热成像和通信领域。
2.5 微波：微波的波长范围大约在1毫米至1米之间，广泛应用于通信、雷达和热食品加热等领域。
2.6 无线电波：无线电波是波长最长的电磁波，波长通常超过1米，用于广播、电视和无线通信等方面。
三、电磁场与电磁波的应用电磁场和电磁波在现代社会的各个领域中发挥着重要作用，下面以几个典型应用为例进行说明：3.1 通信领域：电磁波是现代通信的重要媒介，包括手机信号、电视信号和卫星通信等。
无线电波、微波和红外线等电磁波的应用使得信息传输更加迅速和便捷。
3.2 医疗领域：X射线、γ射线和紫外线等电磁波被广泛应用于医疗领域，用于诊断和治疗。
例如，X射线能够在体内获得人体骨骼和器官的影像，帮助医生进行疾病诊断。
3.3 能源领域：太阳光是一种重要的能源，它以电磁波的形式照射到地球表面，被光伏电池转化为电能。
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
电磁场与电磁波的基本概念与特性
电磁场与电磁波的基本概念与特性电磁场和电磁波是电磁学领域中的两个重要概念，它们在物理学和工程学的许多领域中扮演着关键的角色。
本文将介绍电磁场和电磁波的基本概念，并探讨它们的特性。
一、电磁场的概念与特性电磁场是由电荷和电流所产生的力场，它包括电场和磁场两个组成部分。
电场是由电荷所产生的力场，它可以通过电荷的静电作用来描述。
磁场是由电流所产生的力场，它可以通过电流的磁性作用来描述。
电场和磁场是相互关联的，在空间中存在一个物理量称为电磁场强度，它可以同时描述电场和磁场的强弱和方向。
根据麦克斯韦方程组，电磁场可以通过电荷和电流产生，并且在空间中以波动形式传播。
电磁场的特性主要包括以下几点：1. 相互作用性：电磁场具有相互作用的性质，电场中的电荷受到电场力的作用，磁场中的电流受到磁场力的作用。
这种相互作用性使得电磁场可以在空间中传递能量和动量。
2. 传播性：电磁场以电磁波的形式在空间中传播。
电磁波是电场和磁场的联合振动，具有特定的频率和波长，可以在真空中传播，速度等于光速。
3. 线性叠加性：电磁场满足线性叠加原理，即多个电磁场的叠加等于各个电磁场分别作用时的独立效果之和。
这个原理在电磁场的计算和分析中十分重要。
二、电磁波的概念与特性电磁波是电磁场以波动形式在空间中传播的现象。
它由电场和磁场的振动联合形成，具有特定的频率和波长，可以携带能量和信息。
电磁波的特性可以用以下几个方面来描述：1. 频率和波长：电磁波的频率指的是在一定时间内电磁场振动的次数，单位为赫兹；波长指的是电磁波在一定时间内传播的距离，单位为米。
频率和波长之间满足频率乘以波长等于光速的关系。
2. 能量和动量：电磁波携带能量和动量，在空间中传播时可以将能量和动量传递给其他物体。
这种特性使得电磁波在通信、能量传输等领域有着重要的应用。
3. 偏振性：电磁波具有偏振性，即电场和磁场的振动方向垂直于传播方向。
根据电场和磁场振动方向的相对关系，可以将电磁波分为横波和纵波两种类型。
电磁场电磁波解读课件
电磁波的产生
总结词
描述电磁波的产生
详细描述
当电场和磁场在空间中以波动的形式传播时，就形成了电磁波。电磁波的产生需 要具备两个条件：变化的电场和变化的磁场。
电磁波的传播
总结词
描述电磁波的传播方式
详细描述
电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。同时，电磁波在介质中传播时，其传播速度会受到介质的影响。
详细描述
目前，科研人员正在研究利用新型材料和结构，如光子晶体、 超材料等，产生具有特殊性质的新型电磁波，如高斯光束、 表面波等。这些新型电磁波在通信、传感、成像等领域具有 广泛的应用前景。
电磁波在新能源领域的应用
总结词
随着新能源技术的不断发展，电磁波将在新能源领域发挥重要作用。
详细描述
目前，电磁波已经在太阳能、风能等新能源领域得到广泛应用。通过利用电磁波的特性，可以实现高 效的光电转换、风力发电以及能源的无线传输等。此外，电磁波还可以用于能源的监测和管理，提高 能源利用效率。
电磁波是振荡的电场和磁场在 空间中以波的形式传播，具有 波长、频率和相位等波动特征。
电磁波在空间中传播时，其振 幅随传播距离的增加而减小， 同时其相位也会发生变化。
电磁波的传播速度与介质有关， 在真空中传播速度为光速。
电磁波的能量传
电磁波的能量传输是指电磁波在空间中传播时所携带的能量随传播距离的增加而减小。
02
电磁场与电磁波的性质
电磁场的物理性质
电磁场是由变化的电场和磁场相互激 发而形成的场，具有空间传播的特性。
电磁场具有波动性和粒子性两种表现 形式，波动性表现为电磁波的传播， 粒子性表现为光子或光子的集合。
电磁场具有能量、动量和电荷等物理 属性，对处于其中的电荷和电流产生 作用力。
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∞<y< ∞ ， ∞<z< ∞ ，空 间任一点是3个坐标曲面 x=x0、y=y0和z=z0的交点。
z
ez
ey P
O
y
ex
直角坐标系
第一章矢量分析与场论
ex ey ez ,ey ez ex ,ez ex ey
任一矢量A在直角坐标系中 可表示为
A Axex Ayey Azez
z
z0
o
y
x
d
圆柱坐标系的长度元、面积元和体积元
dV d ddz
A B = ( A B )e ( A B )e ( Az Bz )ez
第一章矢量分析与场论
A B ( Ae Ae Azez ) (Be Be Bzez )
A B A B Az Bz
A B ( A e A e Azez ) (B e B e Bzez ) ( A Bz Az B )e ( Az B A Bz )e ( A B A B )ez e e ez A A Az B B Bz
A
C
O
B
矢积不服从交换律，而服从分配律
第一章矢量分析与场论
标量三重积 A (B C) B (C A) = C ( A B)
矢量三重积 A (BC) B(AC) - C(A B)
1.2 常用的正交坐标系
1.2.1 直角坐标系
直角坐标系中的3个 坐标变量是x,y,z，它们的 变化范围分别是∞<x< ∞ ，
绪论
无线电波
视频
射频
f (Hz)3
(m) 108
3 103 105
3 106 102
微波
3 109 10-1
光波 可见光 红外线
紫外线
宇宙射线
x射线 射线
3 1012
3 1015
3 1018
10-4
10-7
10-10
电磁波的频谱图
绪论
♥ 电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社 会发布和获取信息的主要手段，主要研究领域
O x0 x
v F
P(x0,y0,z0) evz
evx
evy y0 y
A与B的矢量和
直角坐标系中一点的投影
A B ( Ax Bx )ex ( Ay By )ey ( Az Bz )ez
A与B的标积
A B = ( Axex Ayey Azez ) (Bxex Byey Bzez ) Ax Bx Ay By Az Bz
一个模为1的矢量称为单位矢量（Unit Vector）。
eA
A A
A
式中A为矢量A的模。
P
第一章矢量分析与场论
1.1.2 矢量的代数运算
交换律 A B B A
结合律 ( A B) + C A+ (B C) 矢量减法 A - B A (B)
1.1.3 矢量的标积与矢积 两个矢量与标积(Scalar Product)，称为点积（或
第一章 矢量分析与场论
主要内容： 矢量的基本概念、代数运算矢量分析基础 场论基础（梯度、矢量场的散度和旋度）
第一章 矢量分析与场论
1.1 矢量分析
• 1.1.1 标量（Scalar）和矢量(Vector) 一个仅用大小就能够完整描述的物理量称为标量，
例如，电压、温度、时间、质量、电荷等 。 既存在大小(或称为模)又有方向特性的量，称为矢量， 如电场强度、磁场强度、速度等等。
内积），以“A·B”表示。两个矢量与矢积，称为叉 积（Cross Product）（或外积），以“A×B”表示。
第一章矢量分析与场论
两个矢量的点积是一个标量
A B ABcos
矢量的点积服从交换律和分配律
AB B A
A(B C) A B AC
两个矢量的叉积是一个矢量
A B ec AB sin
为信息的产生、获取、交换、传输、储存、处
理、再现和综合利用。
无线电通讯：无线电通讯包括无线电话、电报和广 播等。它是将语言、音乐或电码符号通过声电转换让 辐射很强的电磁波托载着各种讯号（载波）发射传输 出去，再由接收器接收、检波、放大，重新转换成声 音或电码。
话筒 放大振荡 调制 放大 发送器 器 调谐 高频放大 检波 低频放大 器
在直角坐标系中，位置矢量
r xex yey zez
其微分为 dr dxex dyey dzez
第一章矢量分析与场论
1.2.2 圆柱坐标系
z
z
z为常数平面
0
z0
,P (
0
,
0
0,z0)
ez
e
y
O
ez
y
φ
0
e
x
e
x
e
为常数平面
φ为常数平面
圆柱坐标系由 , 和z三个坐标变量组成，它们的变
第一章矢量分析与场论
A与B的叉积
A B ( Axex Ayey Azez ) (Bxex Byey Bzez ) ( Ay Bz Az By )ex ( Az Bx Ax Bz )ey ( Ax By Ay Bx )ez
ex ey ez ＝ Ax Ay Az
Bx By Bz
接收 扬声
绪论
发射天线
接收天线
发射机
馈 线
导行波
导行波
馈 线
接收机
绪论
计算机的辐射量： 1、键盘 1000V/m 2、鼠标 450V/m 3、屏幕 218V/m 4、主机 170V/m 5、Notebook 2500V/m
绪论
三、电磁场理论的主要研究对象
♫ 电磁场的基本属性及其运动规律 ♫ 波与物质的相互作用及信息的提取 ♫ 电磁场系统的计算方法，仿真技术 ♫ 工程技术应用中的电磁场理论问题
在圆柱坐标系中，位置矢量为 r e zez
其微分元
dr d (e ) d (zez ) d e de dzez d e de dzez
第一章矢量分析与场论
在圆柱坐标系中，与3个坐标 单位矢量相垂直的三个面积 元分别为
z
d
d
r
dz
dS ddz
dS d，dz
dSz ，d d 体积元为
e
sin ex
cosey
e
e
cosex
siney
e
y
e
ey
e
P
ex
单位圆
x
直角坐标系与圆柱坐标系的单位矢量的关系
第一章矢量分析与场论
任一矢量A在圆柱坐标系中可以表示为
A A e A e Azez
其中A 、A 和 Az 分别是矢量A在 e 、e 和 ez 方向上的 投影。
化范围分别是 0 ， 0 2 ，－∞＜z＜∞。
第一章矢量分析与场论
圆柱坐标系与直角坐标系之间的变换关系：
＝ x2 y2 , arctan( y x), z z
或 x cos, y sin, z z
e e ez , e ez e , ez e e
e e 是随 变化的