1电磁波及遥感物理基础

遥感
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遥感
Remote Sensing(RS)
主讲教师：齐建国
遥感原理与应用
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第0章第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章
绪论电磁波及遥感物理基础遥感平台及运行特点遥感传感器及成像原理遥感图像处理基础遥感图像几何处理遥感图像辐射处理遥感图像目视判读遥感图像自动识别分类遥感技术应用
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１.1 第1章
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电磁波与电磁波谱
遥感技术是建立在物体的电磁波辐射的原理基础上的。由于物体具有电磁辐射的特性，才有可能应用遥感技术研究远距离的物体。
电磁波及遥感物理基础
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遥感器
太阳
1.1 电磁波与电磁波谱 1.2 物体的发射辐射 1.3 地物的反射辐射 1.4 地物波谱及测定复习题
大气层地物
1.1.1
电磁波
振动的传播形成波机械振动的传播形成机械波电磁振动的传播形成电磁波
? 机械波如水波、声波、地震波必须有介质传播波? 可以无介质传播 ?电磁波如光波、无线电波
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1889年赫兹用电磁振荡的方法产生了电磁波，并证明电磁波的性质与光波的性质相同。 1891年仑琴(Roentgen)发现x射线，称仑琴射线。 1896年发现γ射线。实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线等都是电磁波，只是波源不同，因而波长（或频率）也不相同。
1.1.2
电磁波的性质
f.λ = c E = h.f f为频率 ( f → υ ) λ为波长 c为光速(3 × 108 m/s) E为能量 h为普朗克常数 ( 6.626 × 10-34 J / s )
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1、电磁波是横波 2、在真空中以光速传播 3、具有波粒二象性 (波动性：干涉、衍射、偏振；粒子性：反射、吸收、透射和散射) 4、满足另外：在电磁波谱中，由于产生电磁波的波源不同，波长范围也就不同，它们在传播方向、穿透性、可见性和颜色等方面的性质就有很大差别。
例如： *可见光直接对眼睛起作用 *红外线能克服夜障 *微波可穿透云雾烟雨等
1

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1.1.3
电磁波谱
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按电磁波波长的长短（或频率的大小），依次排列制成的图表叫做电磁波谱。如下图所示，为电磁波谱。
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各谱段的产生及遥感应用特征
物质内部状态波段遥感应用特征紫：0.38~0.43 μm 来自太阳的辐射完全被大气吸收，蓝：0.43~0.47μm 不能为遥感应用近红外：0.76~3 μm <0.03nm 青：0.47~0.50μm 来自矿物的辐射可被低空飞机探测 (探矿) (反射红外) 绿：0.50~0.56 μm 0.03~3nm 完全被大气吸收，遥感未用中红外：3~5μm μm 黄：0.56~0.59 波长<0.3 μm的被臭氧层吸收 (热红外) 3nm~0.38μm 0.30~0.38 μm的可被胶片和光电探橙：0.59~0.62 μm 测器检出远红外：8~14μm 红：0.62~0.76 μm 用照相机、摄像机、光电扫描仪等 0.38~0.76μm (热红外) 均可检出，应用最广波长 0.76~1000 μm 1mm~1m 1m~105m 应用广泛，分三段波长较长，能空穿透云和雾，全天候遥感，如雷达用于无线电通讯，分超短波、短波、中波、长波
１.2
１.２.１电磁辐射
地物的发射辐射
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原子核内部相互作用
Γ-射线
层内电子离子化外层电子离子化
X-射线紫外线
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外层电子激励分子振动、晶格振动
可见光红外线
1、辐射源凡能产生（或发射）电磁辐射的物体，都叫做辐射源。任何物体都是辐射源。辐射源分人工辐射源和天然辐射源两种。在自然界中，最大的天然辐射源是太阳和地球，它们是被动遥感的主要能源提供者。人工辐射源是主动遥感的能源提供者，如微波雷达和激光雷达(LIDAR)。
?人工辐射源－－雷达、闪光灯 ? 辐射源 ? ?太阳 ?天然辐射源 ?地球 ? ?
分子旋转、反转，电子微波自转，磁场相互作用核自转，磁场相互作用无线电波
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2、辐射度量(*） ◆辐射能量（Q）； ◆辐射通量（Φ）； ◆辐射通量密度（W）； ◆辐照度（E）； ◆辐射出射度（M）； ◆辐射强度（I）。 ◆辐射亮度（L）。
1.2.２黑体辐射(Black Body) 1860 年基尔霍夫（Kirchhoff·C）提出黑体概念。
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如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则称其为绝对黑体。简称黑体。黑体的热辐射称为黑体辐射。黑体是一个理想的辐射体，黑体也是一个可以与任何地物进行比较的最佳辐射体。显然，黑体的反射率ρ=0，透射率τ=0，而吸收率α＝1。恒星、太阳和地球是近似黑体辐射源。
2

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Max Planck (1858 – 1947) Nobel Prize 1918
黑体辐射的三个特性
A 辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值，线下面积是温度的函数。 B 温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的辐射曲线不相同。 S C 随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。 D
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普朗克热辐射定律表示出了黑体辐射出射度与温度的关系以及按波长分布的规律。
黑体辐射的三个定律
斯忒藩-玻尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比。 M = σT 4
Wλ =
2π hc 2
λ5
?
1 e ch / λ kT ? 1
不同温度的黑体辐射
σ ? 斯忒藩玻尔兹曼常数
维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体温度成反比。 λmax ? T = b
b ? 维恩常数
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由维恩定律得温度 300 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 波长 9.66 5.80 2.90 1.45 0.97 0.72 0.58 0.48 0.41
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1.2.3 太阳辐射太阳辐射是地球上生物、地
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例如,太阳温度为6150K,最强辐射在0.47um处,既可见光处,地球温度为300K,最强辐射在9.66um处,所以主要是红外热辐射. 基尔霍夫定律：物体的辐照度仅与波长和温度有关，与物体本身性质无关。
M 1 = α1 ? I1 M1 , M 2 = α2 ? I2 M2 , M 0 = α0 ? I0 = M 0 = I0 M0
球大气运动的能源，也是被动式遥感系统中主要的辐射源。
大海航行靠舵手万物生长靠太阳干革命靠毛泽东思想
太阳表面温度约有6000K，内部温度更高。具有极其巨大的能量，它辐射出来的能量仅是总能量中的一部分，辐射的波长区跨越整个紫外、可见光和红外谱区，但是最大峰值在0.5um处，相当于绿色波区。因此，白天太阳光辐射到地球上并从地球反射出来的最大能量在可见光波区，其最大峰值位于0.5um附近。如图。
α1
= I1 ,
α2
= I2 ,
α0
I1 = I 2 = I 0 Mi = αi ? M0
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太阳辐射以电磁波的形式，通过宇宙空间到达地球表面（约1.5×108km），全程时间约为500秒。由于大气对太阳的辐射有一定的吸收、散射和反射，所以投射到地球表面上的辐
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射强度要衰减不少。地物对通过大气圈以后的太阳辐射进行选择性的吸收和反射，反射的这部分再一次通过大气层到达空中传感器、传感器接收和记录这部分能量，从而获得各种地物的特征信息。太阳常数：是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间内黑体所接收的太阳辐射能量。 I☉=1.360×103W／m2 太阳光谱：通常指太阳光球产生的光谱
▲地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续光谱曲线，从X射线一直延伸到无线电波，近似于6000K的黑体辐射曲线（如图所示）。可以看出，太阳辐射的大部分能量集中于近紫外－中红外（0.31～5.6μm）区内，占到全部能量的97.5 ％，其中可见光占43.5％、近红外占36.8％，在此光谱区内太阳辐射的强度变化很小，可当作很稳定的辐射源，因此太阳辐射属于短波辐射。X射线、γ射线、紫外及微波波段的太阳辐射能小于1％，它们受太阳黑子及耀斑的影响，强度变化很大，主要影响地球电离层及通信。
3

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1.2.4
地球辐射（大地辐射）
1.2.5
大气对辐射的影响
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地球是被动遥感的第二大辐射源，和太阳辐射有着很大的差别。如太阳的表面温度一般在6000K左右，辐射波长峰值为0.48um,;地球的表面温度一般在300K（23℃）左右，这一温度的辐射成一低缓的曲线，大部分集中在8－14um之间，波长峰值为9.66um(远红外波段），主要用于热遥感。地球辐射可分为三段
波段名称波长可见光与近红外中红外远红外
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0.3-2.5μm（短波） 2.5-6μm （中波）＞6μm （长波）地表反射太阳辐射和自身热辐射以地表物体自身热辐射为主
１.地球大气垂直分布有对流层、平流层、电离层、外大气层（如图）成分有：分子，如N2、O2、O3、CO2、 H2O,CH4 微粒，如烟、尘埃、雾霾、水滴、气溶胶等
辐射特性以地表反射太阳辐射为主
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2.大气效应太阳辐射能经过太空和大气层而达到地球表面。因太空是真空，电磁波在传播过程中不发生物理变化。当太阳辐射经过大气层时与大气层中的离子、分子、颗粒、水汽等发生吸收、散射、反射和透射等物理过程，这个过程称为大气效应。大气吸收：如O3吸收紫外线大气散射：瑞利散射（粒子直径<波长),如篮色天空、红色晚霞米氏散射（粒子直径=波长),红外线均匀散射（无选择散射）（粒子直径>波长) 大气反射：两种介质的交界面，如云层顶部大气透射：吸收、散射、反射后的透射，如可见光大气折射：只改变方向，不改变强度一般来说：反射：23% 散射：20% 吸收：17% 透射：40%
反射 23% 40% 散射吸收透射
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20% 17%
3.大气窗口在太阳辐射能经过大气层的过程中，被吸收、散射、反射的比例较小，而透射率较高的波段，也就是传输损耗率很小的波段，称为大气窗口。（≥60%）遥感常用大气窗口见下表。
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常见大气窗口
序号 1
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４.辐射传输方程
波长范围 0.15－0.20 μm 0.30－1.30μm 1.40－1.90 μm 2.05－3.00 μm 3.50－5.50 μm 8.00－14.0 μm 透射率 (τ） 70% 98% 60-95% 80% 60-70% 80% 火灾等高温监测未被遥感应用用途最广
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窗口名称远紫外窗口可见光窗口近红外窗口1 近红外窗口2 中红外窗口远红外窗口
备
注
2 3 4 5 6 7－11 12
到达地球大气外边界的太阳辐射，大约30％被云层和其他大气成分直接反射返回太空；约有17％的太阳辐射被地球大气吸收；还有22％被散射并成为漫射辐射到达地球表面。因此，在进入地球外边界的太阳辐射中仅有31％作为直射太阳辐射到达地球表面。辐射传输方程是指从辐射源经大气层到达传感器的过程中电磁波能量变化的数学模型。简化方程：
Lλ = K λ τ λ
[ (∫ N
λ
sin θρ λ d? + We'λ ? ε λ + bλ
) ]
微波窗口
＞1.5 cm
100%
全透明、全天候
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１.2.6
一般物体的发射辐射
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一般地物的温度都高于绝对零度，因此都会发射电磁波。在相同温度下，地物的电磁波发射能力较同温下黑体的辐射能力要低。黑体热辐射由普朗克定律描述，它仅依赖于波长和温度；而实际物体的辐射不仅依赖于波长和温度，还与构成物体的材料、表面状况等因素有关。地物的发射能力常用发射率（比辐射率）来表示。发射率指单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称比辐射率，记为，即： '
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ελ A U ελ Q
I
地物的发射率与地物表面的粗糙度、颜色和温度等有关。地物表面比较粗糙或颜色发暗，其发射率较高；地物表面比较光滑或颜色明亮，其发射率较低。由于地物的辐射能量与温度的四次方成正比，所以比热大、热惯性大的以及具有保温作用的地物，其发射率就大；反之，其发射率就小。如水体在白天水面光滑明亮，其发射率较低，夜晚时因其比热大，其发射率较高。因此，利用红外遥感研究地热、热污染以及探测地下水等是行之有效的方法。常温下部分地物的发射率地物名称人体皮肤柏油路土路干沙混凝土石油发射率ε 0.99 0.93 0.83 0.95 0.90 0.27 地物名称灌木麦地稻田黑土黄粘土草地发射率ε 0.98 0.93 0.89 0.87 0.85 0.84
W ελ = λ Wλ
发射率是一个无量纲的量，取值在0～1之间。
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依据光谱发射率可将实际物体分为两类：一类是选择性辐射体，发射率随波长变化，即
１.３
１.3.1
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地物的反射辐射
ε λ = f (λ )
地物的波谱特性
另一类是灰体，地物的发射率在各波长处基本不变，即
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ελ = ε
地物的波谱特性是遥感技术的重要理论依据，因为它: 即是传感器工作波段的选择依据；又是遥感数据正确分析和判读的理论基础；也是电子计算机进行数字图象处理和分类的参考标准。 ◆定义：不同地物的表面性质和内部的原子分子结构不同，对入射的电磁辐射能有不同程度的反射、吸收和透射，不同的地物也发射不同波长的电磁波，这种有选择性的反射、发射、吸收和透射的性质，就是地物的波谱特性。
（1）绝对黑体，即
ελ = ε =1
（2）灰体，发射率与波长无关，即
0 < ε <1 但自然界大多数物体为灰体。（3）选择性辐射体，发射率随波长而变化，即
ελ = ε
ε λ = f (λ )
（4）理想反射体（绝对白体），即
ελ = ε = 0
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◆性质：辐射能量入射到任何地物表面上，都会出现三种过程：一部分入射能量被地物反射；一部分被地物吸收，成为地物本身内能（再发射出来）；一部分被地物透射。根据能量守恒定律：
称 ρ　＝ α　＝
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Ρρ Ρο
× 100% 为反射率
Ρα × 100% 为吸收率 Ρο Ρτ × 100% 为透射率 Ρο
τ　＝
P0＝Pρ＋Pα＋Pτ
即入射总能量（Pο ）等于反射能量（Pρ ）、吸收能量（Pα）及透射能量（Pτ）之和。
1 则 ρ　＋α　＋　τ　＝ 0 对于不透明物体 τ ＝，则 ρ ＋ α ＝1
即反射率高的地物其吸收率低，吸收率高的地物反射率低。地物的反射率可以测定，而吸收率可由反射率推求。例如衣服的颜色。
5

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1.3.2
地物的反射类型
物体对电磁波的反射可表现为三种形式
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1.3.３地物的反射特性在地物的反射、吸收（发射）和透射特性中，反射特性是遥感的基础。 1、几类典型地物的反射特性 ▲绿色植物 ▲雪和云 ▲岩石沙漠与裸土 ▲水体和湿地其光谱反射曲线如右图。
θ１ θ２
θ１＝θ２
（a）镜面反射
（b）漫反射
（c）方向反射
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2、植被的反射特性
遥感技术研究的一个重要对象是绿色植物，无论是农作物，还是森林，还是草原……。绿色植物的光谱反射特性是叶绿素在叶片内的水溶胶体的反映。
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不同植物的光谱反射曲线
绿色植物的光谱反射曲线
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棉花叶子的层数与反射率的关系。
植物的病虫害对植物的光谱反射特性的影响
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总结之，绿色植物的反射特征 ①可见光波段(0.4-0.7 μm)：在0.55 处有一小的绿光反射峰，使植物呈绿色，在0.45(蓝)和0.67(红)处有两个吸收带，属叶绿素光合作用的能量吸收区。 ②近红外波段(0.7-1.4 μm)：植物细胞结构影响形成强烈反射峰，是我们通过红外遥感来识别绿色植物的光谱基础。 ③中红外波段(1.4-2.6 μm)：受植物含水量的影响，有两个反射峰(1.65和2.20)，三个水分吸收谷(1.45、1.95和2.70)。 ④不同植物、同一植物的不同生育期，以及同一植物的不同健康状况，由于叶绿素溶胶状态存在差异，所以光谱反射会不一样。 ⑤植物的病虫害对植物的光谱反射特性有很大的影响，特别是近红外反射上的差异比较明显，这也是遥感监测病虫害的基础。
绿色植物的光谱反射曲线
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可见光波段
近红外波段
中红外波段
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4.水体的反射特性
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3.土壤的反射特性 @ 没有明显的峰值和谷值 @ 土质越细反射率越高 @ 有机质含量越高，含水量越高反射率越低
@ 蓝绿波段反射强 @ 其它波段吸收强 @ 近红外段吸收最强， @含泥砂时反射率增加 @含叶绿素时反射率变化
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5.岩石的反射特性 @ 无统一特征 @与矿物成分；矿物含量；风化程度；含水状况；颗粒大小；表面光滑度；色泽等有关系
１.3.４
地物的透射特性
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有些地物(如水和冰)具有透射一定波长的电磁波能力，通常把这些地物叫做透明地物。地物的透射能力一般用透射率表示。地物的透射率随波长和地物的性质而不同。如水体对0.45-0.56um的蓝绿光波段具有一定的透射能力，较混浊水体的透射深度为1-2米，一般水体的透射深度可达10-20 米，波长大于1mm的微波对冰体具有透射能力。一般情况下，可见光对绝大多数地物都没有透射能力。红外线只对具有半导体特性的地物才有一定的透射能力，微波对地物具有明显的透射能力。因此，在遥感技术中，可以根据它们的特性，选择适当的传感器来探测地下水、冰下地物的信息。
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１.４
地物光谱特性的测量
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１.测量目的（1）它是选择遥感探测波段、验证和设计传感器的重要依据。这就要求在飞行前或卫星发射前系统地测量地面各种地物的反射波谱特性。（2）为遥感数据大气校正提供参考标准。因此，地面测量最好与空中遥感同步进行。（3）建立地物的标准反射波谱数据，为计算机图像自动分类和分析提供光谱数据，为遥感图像解译提供依据。 2.测量方法（1）实验室测量：理想条件或摸拟条件下测量，精度高，做参考。（2）野外测量：又分为地面测量和航空测量。
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３.测量原理用光谱测定仪器(分光光度计、光谱仪、摄谱仪)，设置不同波长或波段，分别探测地物和标准板，测量、记录和计算地物对每个波段的反射率，反射率随波长变化规律即为该地物的波谱特性。
ρ (λ ) =
V (λ ) ? ρ S (λ ) V S (λ )
式中：ρ(λ) 为被测物体的反射率 ρS(λ) 为标准板的反射率 V(λ) 为物体的辐射值（仪器测量） VS(λ) 为标准板的辐射值（仪器测量）再以波长为横轴、反射率为纵轴，在直角坐标系中就可绘出地物的反射波谱特性曲线。
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４.测量步骤
标准板（白板）
FieldSpec Pro FR(350—2500nm)
美国ASD公司产便携式光谱辐射计
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遥感
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几个光谱示例探头
0.30
Fraunhofer lines Chappius O
3
absorption band
0.25
H O doublet
Solar Radiance W/m /steradian/nm
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2
absorption
0.20
H O absorption
2
2
0.15
0.10
O
2
H O absorption
2
absorption
0.05
O absorption
3
CO
2
absorption
0.00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Wavelength (nm)
地球表面太阳辐射
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遥感
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0.3
1.00
Water band noise (This is right!)
0.25
Tungsten-Quartz-Halogen Lamp ('Gray Body')
FieldSpec FR Reflectannce of Vegetation 0.80
Irradiance, W/m^2/nm/sr
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0.2
0.15
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0.60
ASD FieldSpec FR Vegetation Reflectance Solar Illumination
0.40
0.1
0.20
0.05
Normal Humidity
0.00 400 900 1400 Wavelength (nm) 1900 2400
0
500
1000
1500 Wavelength (nm)
2000
2500
标准光源的辐射
自然照明下的植被的反射光谱
遥感
遥感
1 FieldSpec FR Spectroradiometer Reflectance of Vegetation
?
0.8
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Reflectance
0.6
ARTIFICIAL ILLUMINATION
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0.4
0.2
0 500 1000 1500 Wavelength (nm) 2000
人工照明条件下的植被反射光谱
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第１章
复习题
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1.名词解释：电磁波、电磁波谱、绝对黑体、辐射通量、辐射通量密度、辐照度、辐照出射度、绝对黑体、大气效应、太阳常数、比辐射率、瑞利散射、米氏散射、光谱反射率、光谱反射曲线、地物光谱特性、Atmospheric Window 2.辐射源是如何分类的？举例说明。 3.常用的大气窗口有哪些？其波长范围和透射率各是多少？ 4.地球辐射有哪些特点？ 5.绿色植物的光谱反射曲线有哪些特点？ 6.地物光谱特性测量的原理是什么？
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大学物理电磁学考试试题及答案)

大学电磁学习题1 一．选择题（每题3分） 1.如图所示，半径为R 的均匀带电球面，总电荷为Q ，设无穷远处的电势为零，则球内距离球心为r 的P 点处的电场强度的大小和电势为： (A) E =0，R Q U 04επ=． (B) E =0，r Q U 04επ= ． (C) 2 04r Q E επ= ，r Q U 04επ= ． (D) 2 04r Q E επ= ，R Q U 04επ=．［］ 2.一个静止的氢离子(H +)在电场中被加速而获得的速率为一静止的氧离子(O +2 )在同一电场中且通过相同的路径被加速所获速率的： (A) 2倍． (B) 22倍． (C) 4倍． (D) 42倍．［］ 3.在磁感强度为B ? 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n ?与B ? 的夹角为，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) r 2 B ． . (B) 2 r 2B ． (C) -r 2B sin ． (D) -r 2 B cos ．［］ 4.一个通有电流I 的导体，厚度为D ，横截面积为S ，放置在磁感强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示．现测得导体上下两面电势差为V ，则此导体的霍尔系数等于 O R r P Q n ?B ?α S D I S V B ?

(A) IB VDS ． (B) DS IBV ． (C) IBD VS ． (D) BD IVS ． (E) IB VD ．［］ 5.两根无限长载流直导线相互正交放置，如图所示．I 1沿y 轴的正方向，I 2沿z 轴负方向．若载流I 1的导线不能动，载流I 2的导线可以自由运动，则载流I 2的导线开始运动的趋势是 (A) 绕x 轴转动． (B) 沿x 方向平动． (C) 绕y 轴转动． (D) 无法判断．［］ 6.无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆，当通以电流I 时，则在圆心O 点的磁感强度大小等于 (A) R I π20μ． (B) R I 40μ． (C) 0． (D) )1 1(20π -R I μ． (E) )1 1(40π +R I μ．［］ 7.如图所示的一细螺绕环，它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成，每厘米绕10匝．当导线中的电流I 为2.0 A 时，测得铁环内的磁感应强度的大小B 为 T ，则可求得铁环的相对磁导率r 为(真空磁导率 =4 ×10-7 T ·m ·A -1 ) (A) ×102 (B) ×102 (C) ×102 (D) ［］ y z x I 1 I 2 O R I

高中物理-电磁感应知识点汇总

电磁感应 1.★电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。（1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即ΔΦ≠0。（2）产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（3）电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量（1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：Φ=BS。如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′，即Φ=BS′，国际单位：Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面；磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.★楞次定律（1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割

磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。（2）对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 ③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。 ④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。（3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化； ②阻碍物体间的相对运动； ③阻碍原电流的变化（自感）。 ★★★★4.法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=nΔΦ/Δt 当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。当B、L、v三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。（1）两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时，它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsinθ中的v 若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势：若v为平均速度，算出的就是平均电动势。

大学物理_电磁学公式全集

静电场小结一、库仑定律二、电场强度三、场强迭加原理点电荷场强点电荷系场强连续带电体场强四、静电场高斯定理五、几种典型电荷分布的电场强度均匀带电球面均匀带电球体均匀带电长直圆柱面均匀带电长直圆柱体无限大均匀带电平面

六、静电场的环流定理七、电势八、电势迭加原理点电荷电势点电荷系电势连续带电体电势九、几种典型电场的电势均匀带电球面均匀带电直线十、导体静电平衡条件 (1) 导体内电场强度为零；导体表面附近场强与表面垂直。 (2) 导体是一个等势体，表面是一个等势面。推论一电荷只分布于导体表面推论二导体表面附近场强与表面电荷密度关系十一、静电屏蔽导体空腔能屏蔽空腔内、外电荷的相互影响。即空腔外（包括外表面）的电荷在空腔内的场强为零，空腔内（包括内表面）的电荷在空腔外的场强为零。

十二、电容器的电容平行板电容器圆柱形电容器球形电容器孤立导体球十三、电容器的联接并联电容器串联电容器十四、电场的能量电容器的能量电场的能量密度电场的能量稳恒电流磁场小结一、磁场运动电荷的磁场毕奥——萨伐尔定律二、磁场高斯定理三、安培环路定理四、几种典型磁场有限长载流直导线的磁场无限长载流直导线的磁场圆电流轴线上的磁场

圆电流中心的磁场长直载流螺线管内的磁场载流密绕螺绕环内的磁场五、载流平面线圈的磁矩 m和S沿电流的右手螺旋方向六、洛伦兹力七、安培力公式八、载流平面线圈在均匀磁场中受到的合磁力载流平面线圈在均匀磁场中受到的磁力矩电磁感应小结一、电动势非静电性场强电源电动势一段电路的电动势闭合电路的电动势当时，电动势沿电路（或回路）l的正方向，时沿反方向。二、电磁感应的实验定律 1、楞次定律：闭合回路中感生电流的方向是使它产生的磁通量反抗引起电磁感应的磁通量变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的表现。 2、法拉第电磁感应定律：当闭合回路l中的磁通量变化时，在回路中的感应电动势为若时，电动势沿回路l的正方向，时，沿反方向。对线图，为全磁通。

目前最全大学物理电磁学题库包含答案(共43页,千道题)

大学物理电磁学试题（1）一、选择题：（每题3分，共30分） 1. 关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：（Ａ）如果高斯面上E 处处为零，则该面内必无电荷。（Ｂ）如果高斯面内无电荷，则高斯面上E 处处为零。（Ｃ）如果高斯面上E 处处不为零，则该面内必有电荷。（Ｄ）如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零（E ）高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。 [ ] 2. 在已知静电场分布的条件下，任意两点1P 和2P 之间的电势差决定于：（Ａ）1P 和2P 两点的位置。（Ｂ）1P 和2P 两点处的电场强度的大小和方向。（Ｃ）试验电荷所带电荷的正负。（Ｄ）试验电荷的电荷量。 [ ] 3. 图中实线为某电场中的电力线，虚线表示等势面，由图可看出：（Ａ）C B A E E E >>，C B A U U U >> （Ｂ）C B A E E E <<，C B A U U U << （Ｃ）C B A E E E >>，C B A U U U << （Ｄ）C B A E E E <<，C B A U U U >> [ ] 4. 如图，平行板电容器带电，左、右分别充满相对介电常数为ε1与ε2的介质，则两种介质内：（Ａ）场强不等，电位移相等。（Ｂ）场强相等，电位移相等。（Ｃ）场强相等，电位移不等。（Ｄ）场强、电位移均不等。 [ ] 5. 图中，Ua-Ub 为：（Ａ）IR -ε （Ｂ）ε+IR （Ｃ）IR +-ε （Ｄ）ε--IR [ ] 6. 边长为a 的正三角形线圈通电流为I ，放在均匀磁场B 中，其平面与磁场平行，它所受磁力矩L 等于：（Ａ） BI a 221 （Ｂ）BI a 234 1 （Ｃ）BI a 2 （Ｄ）0 [ ]

高二物理之电磁感应综合题练习(附答案)

电磁感应三十道新题(附答案) 一．解答题（共30小题） 1．如图所示，MN和PQ是平行、光滑、间距L=0.1m、足够长且不计电阻的两根竖直固定金属杆，其最上端通过电阻R相连接，R=0.5Ω．R两端通过导线与平行板电容器连接，电容器上下两板距离d=lm．在R下方一定距离有方向相反、无缝对接的两个沿水平方向的匀强磁场区域I和Ⅱ，磁感应强度均为B=2T，其中区域I的高度差h1=3m，区域Ⅱ的高度差h2=lm．现将一阻值r=0.5Ω、长l=0．lm的金属棒a紧贴MN和PQ，从距离区域I上边缘h=5m处由静止释放；a进入区域I后即刻做匀速直线运动，在a进入区域I的同时，从紧贴电容器下板中心处由静止释放一带正电微粒A．微粒的比荷=20C/kg，重力加速度g=10m/s2．求（1）金属棒a的质量M；（2）在a穿越磁场的整个过程中，微粒发生的位移大小x；（不考虑电容器充、放电对电路的影响及充、放电时间） 2．如图（甲）所示，MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距L为0.5m，导轨左端连接一个阻值为2Ω的定值电阻R，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒cd的电阻r=2Ω，导轨电阻不计，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T．若棒以1m/s的初速度向右运动，同时对棒施加水平向右的拉力F作用，并保持拉力的功率恒为4W，从此时开始计时，经过2s金属棒的速度稳定不变，图（乙）为安培力与时间的关系图象．试求：（1）金属棒的最大速度；（2）金属棒的速度为3m/s时的加速度；（3）求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热．

高中物理人教版(2019)选择性必修第二册第四章电磁振荡与电磁波-习题 - 答案版

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册电子振荡与电磁波1．在LC振荡电路中，当电容器上电量最大（充电完毕）的瞬间：（）A．电场能正在向磁场能转化； B．磁场能正在向电场能转化； C．电场能向磁场能转化刚好完毕； D．磁场能向电场能转化刚好完毕。 2．下列说法正确的是（） A．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 D．均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由近及远的电磁波 3．当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将（） A．减小 B．增大 C．不变 D．减小、增大和不变均有可能 4．为了使发射的电磁波的波长增为原来的2倍，可以将振荡电路的电容（）A．变为原来的4倍 B．变为原来的2倍 C．减为原来的一半 D．减为原来的1/4

5．关于电磁波的传播速度，以下叙述正确的是（） A．波长越长，传播速度越快 B．频率越高，传播速度越快 C．发射量越大，传播速度越快 D．所有电磁波在真空中的传播速度都一样大 6．关于麦克斯韦电磁场理论，下面几种说法正确的是（） A．在电场周围空间一定产生变化的磁场 B．任何变化电场周围空间一定产生变化的磁场 C．均匀变化的电场周围空间能产生变化的磁场 D．振荡电场在它的周围空间一定能产生同频率的振荡磁场 7．为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施（） A．增大电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距 C．增大自感线圈的匝数 D．提高供电电压 8．关于无线电广播发射过程中的振荡器的作用，下列说法正确的是（） A．振荡器的作用是产生等幅高频信号 B．振荡器的作用是产生低频音频信号 C．振荡器的作用是产生高频音频信号 D．振荡器的作用是产生等幅低频信号 9．关于无线电波的传播，下列说法正确的是（）

大学物理电磁学考试试题及答案

大学电磁学习题1 一.选择题(每题3分) 1、如图所示,半径为R 的均匀带电球面,总电荷为Q ,设无穷远处的电势为零,则球内距离球心为r 的P 点处的电场强度的大小与电势为: (A) E =0,R Q U 04επ= . (B) E =0,r Q U 04επ=. (C) 204r Q E επ=,r Q U 04επ= . (D) 204r Q E επ=,R Q U 04επ=. ［］ 2、一个静止的氢离子(H +)在电场中被加速而获得的速率为一静止的氧离子(O + 2)在同一电场中且通过相同的路径被加速所获速率的: (A) 2倍. (B) 22倍. (C) 4倍. (D) 42倍. ［］ 3、在磁感强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ,S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B 的夹角为α ,则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) πr 2B . 、 (B) 2 πr 2B . (C) -πr 2B sin α. (D) -πr 2B cos α. ［］ 4、一个通有电流I 的导体,厚度为D ,横截面积为S ,放置在磁感强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直于导体的侧表面,如图所示.现测得导体上下两面电势差为V ,则此导体的霍尔系数等于 (A) IB VDS . (B) DS IBV . (C) IBD VS . (D) BD IVS . (E) IB VD . ［］ 5、两根无限长载流直导线相互正交放置,如图所示.I 1沿y 轴的正方向,I 2沿z 轴负方向.若载流I 1的导线不能动,载流I 2的导线可以自由运动,则载流I 2的导线开始运动的趋势就是 (A) 绕x 轴转动. (B) 沿x 方向平动. (C) 绕y 轴转动. (D) 无法判断. ［］ y z x I 1 I 2

高二物理电磁感应测试题及答案

高二物理同步测试（5）—电磁感应本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分．满分100分，考试用时60分钟．第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。） 1．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（） A．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反 B．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C．闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定产生感应电流 D．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化 2. 为了利用海洋资源，海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速．假设海洋某处的地磁场竖直分量为B＝×10－4T，水流是南北流向，如图将两个电极竖直插入此处海水中，且保持两电极的连线垂直水流方向．若两极相距L＝10m，与两电极相连的灵敏电压表的读数为U＝2mV，则海水的流速大小为（） A．40 m／s B．4 m／s C． m／s D．4×10－3m／s 3．日光灯电路主要由镇流器、起动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下，下列说法正确的是（） A．灯管点燃后，起动器中两个触片是分离的 B．灯管点燃后，镇流器起降压和限流作用 C．镇流器在日光灯开始点燃时，为灯管提供瞬间高压 D．镇流器的作用是将交变电流变成直流电使用 4．如图所示，磁带录音机既可用作录音，也可用作放音，其主要部件为

可匀速行进的磁带a 和绕有线圈的磁头b ，不论是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象，下面对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的说法，正确的是（） A ．放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应 B ．录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应 C ．放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用 D ．放音和录音的主要原理都是电磁感应 5．两圆环A 、B 置于同一水平面上，其中A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环，当A 以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B 中产生如图所示方向的感应电流。则（） A ．A 可能带正电且转速减小 B ．A 可能带正电且转速增大 C ．A 可能带负电且转速减小 D ．A 可能带负电且转速增大 6．为了测出自感线圈的直流电阻，可采用如图所示的电路。在测量完毕后将电路解体时应该（） A ．首先断开开关S 1 B ．首先断开开关S 2 C ．首先拆除电源 D ．首先拆除安培表 7．如图所示，圆形线圈垂直放在匀强磁场里，第1秒内磁场方向指向纸里，如图（b ）．若磁感应强度大小随时间变化的关系如图（a ），那么，下面关于线圈中感应电流的说法正确的是（） A ．在第1秒内感应电流增大，电流方向为逆时针 B ．在第2秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 C ．在第3秒内感应电流减小，电流方向为顺时针 D ．在第4秒内感应电流大小不变，电流方向为顺时针 8．如图所示，xoy 坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第 x y o a b

大学物理电磁学复习题含答案

题8-12图 8-12 两个无限大的平行平面都均匀带电，电荷的面密度分别为1σ和2σ，试求空间各处场强．解: 如题8-12图示，两带电平面均匀带电，电荷面密度分别为1σ与2σ，两面间， n E ? ?)(21210σσε-= 1σ面外， n E ? ?)(21210 σσε+-= 2σ面外， n E ?? )(21210 σσε+= n ? ：垂直于两平面由1σ面指为2σ面． 8-13 半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ,若在球内挖去一块半径为r ＜R 的小球体，如题8-13图所示．试求：两球心O 与O '点的场强，并证明小球空腔内的电场是均匀的．解: 将此带电体看作带正电ρ的均匀球与带电ρ-的均匀小球的组合，见题8-13图(a)． (1) ρ+球在O 点产生电场010=E ? ， ρ- 球在O 点产生电场'd π4π34 3 0320 OO r E ερ =? ∴ O 点电场'd 33 030OO r E ερ=?； (2) ρ+ 在O '产生电场'd π4d 34 30301OO E ερπ='? ρ-球在O '产生电场002='E ? ∴ O ' 点电场 0 03ερ= ' E ?'OO 题8-13图(a) 题8-13图(b) (3)设空腔任一点P 相对O '的位矢为r ? '，相对O 点位矢为r ? (如题8-13(b)图) 则 0 3ερr E PO ??= ，

3ερr E O P ' - ='??, ∴ 0 003'3)(3ερερερd OO r r E E E O P PO P ? ?????=='-=+=' ∴腔内场强是均匀的． 8-14 一电偶极子由q =1.0×10-6C 的两个异号点电荷组成，两电荷距离d=0.2cm ，把这电偶极子放在1.0×105N ·C -1 的外电场中，求外电场作用于电偶极子上的最大力矩．解: ∵ 电偶极子p ? 在外场E ?中受力矩 E p M ? ???= ∴ qlE pE M ==max 代入数字 4536max 100.2100.1102100.1---?=?????=M m N ? 8-15 两点电荷1q =1.5×10-8C ，2q =3.0×10-8C ，相距1r =42cm ，要把它们之间的距离变为2r =25cm ，需作多少功? 解: ? ? == ?=2 2 2 1 0212 021π4π4d d r r r r q q r r q q r F A εε??)11(2 1r r - 61055.6-?-=J 外力需作的功 61055.6-?-=-='A A J 题8-16图 8-16 如题8-16图所示，在A ，B 两点处放有电量分别为+q ,-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点，求移动过程中电场力作的功．解: 如题8-16图示 0π41 ε= O U 0)(=-R q R q 0π41ε= O U )3(R q R q -R q 0π6ε- = ∴ R q q U U q A o C O 00 π6)(ε= -= 8-17 如题8-17图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O 点处的场强和电势．解: (1)由于电荷均匀分布与对称性，AB 和CD 段电荷在O 点产生的场强互相抵消，取θd d R l = 则θλd d R q =产生O 点E ? d 如图，由于对称性，O 点场强沿y 轴负方向

(完整版)高中物理电磁感应习题及答案解析

高中物理总复习—电磁感应本卷共150分，一卷40分，二卷110分，限时120分钟。请各位同学认真答题，本卷后附答案及解析。一、不定项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分． 1．图12-2，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同，则（） A．甲图中外力做功多B．两图中外力做功相同 C．乙图中外力做功多D．无法判断 2．图12-1，平行导轨间距为d，一端跨接一电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（） A． Bdv R B．sin Bdv R θ C．cos Bdv R θ D． sin Bdv Rθ 3．图12-3，在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是（）A．所用拉力大小之比为2:1 B．通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1 C．拉力做功之比是1:4 D．线框中产生的电热之比为1:2 4．图12-5，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（） R v a b θ d 图12-1 M N v B 图12-3

大学物理电磁学知识点总结

大学物理电磁学知识点总结导读：就爱阅读网友为您分享以下“大学物理电磁学知识点总结”资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 大学物理电磁学总结一、三大定律库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷q1 和q2 之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。 uuu r q q ur F21 = k 1 2 2 er r ur u r 高斯定理：a) 静电场：Φ e = E d S = ∫ s ∑q i i ε0

（真空中） b) 稳恒磁场：Φ m = u u r r Bd S = 0 ∫ s 环路定理：a) 静电场的环路定理：b) 安培环路定理：二、对比总结电与磁 ∫ L ur r L E dl = 0 ∫ ur r B dl = 0 ∑ I i （真空中） L 电磁学静电场稳恒磁场稳恒磁场

电场强度：E 磁感应强度：B 定义：B = ur ur F 定义：E = (N/C) q0 基本计算方法：1、点电荷电场强度：E = ur r u r dF （d F = Idl × B ）(T) Idl sin θ 方向：沿该点处静止小磁针的N 极指向。基本计算方法：ur q ur er 4πε 0 r 2 1 r ur u Idl × e r 0 r 1、毕奥-萨伐尔定律：d B = 2 4π r 2、连续分布的电流元的磁场强度： 2、电场强度叠加原理： ur n ur 1 E = ∑ Ei = 4πε 0 i =1

r qi uu eri ∑ r2 i =1 i n r ur u r u r 0 Idl × er B = ∫dB = ∫ 4π r 2 3、安培环路定理（后面介绍） 4、通过磁通量解得（后面介绍） 3、连续分布电荷的电场强度： ur ρ dV ur E=∫ e v 4πε r 2 r 0 ur ? dS ur ur λ dl ur E=∫ er , E = ∫ e s 4πε r 2 l 4πε r 2 r 0 0 4、高斯定理（后面介绍） 5、通过电势解得（后面介绍）几种常见的带电体的电场强度公式：几种常见的磁感应强度公式：1、无限长直载流导线外：B = 2、圆电流圆心处：电流轴线上：B = ur 1、点电荷：E = q ur er 4πε 0 r 2 1

(完整版)高二物理电磁感应知识点

一、电磁感应现象 1、产生感应电流的条件感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。以上表述是充分必要条件。不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 2、感应电动势产生的条件。感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。 3、关于磁通量变化在匀强磁场中，磁通量Φ=B?S?sinα（α是B与S的夹角），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有： ①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔB S sinα ②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔS B sinα ③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1) 二、楞次定律 1、内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。 A、从“阻碍磁通量变化”的角度来看，无论什么原因，只要使穿过电路的磁通量发生了变化，就一定有感应电动势产生。 B、从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。 C、从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。自感现象中产生的自感电动势总是阻碍自身电流的变化。 2、实质：能量的转化与守恒． 3、应用：对阻碍的理解：（1）顺口溜“你增我反，你减我同”（2）顺口溜“你退我进，你进我退”即阻碍相对运动的意思。“你增我反”的意思是如果磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相反。“你减我同”的意思是如果磁通量减小，则感应电流的磁场方向与原来的磁场方向相同。用以判断感应电流的方向，其步骤如下： 1）确定穿过闭合电路的原磁场方向； 2）确定穿过闭合电路的磁通量是如何变化的（增大还是减小）； 3）根据楞次定律，确定闭合回路中感应电流的磁场方向； 4）应用安培定则，确定感应电流的方向．三、法拉第电磁感应定律 1、定律内容：感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小，与穿过这一电路

高二物理电磁振荡与电磁波

§5、3电磁振荡与电磁波 5．3．1、电磁振荡电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及它们相联系的电场和磁场作周期性变化的现象，叫做电磁振荡。在电磁振荡过程中所产生的强度和方向周期性变化的电流称为振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。最简单的振荡电路，是由一个电感线圈和一个电容器组成的LC 电路，如图 5-3-1所示。在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡应该永远持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫做自由振荡或等幅振荡。但是，由于任何电路都有电阻，有一部分能量要转变成热，还有一部分能量要辐射到周围空间中去，这样振荡电路中的能量要逐渐减小，直到最后停止下来。这种振荡叫做阻尼振荡或减幅振荡。电磁振荡完成一次周期性变化时需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其它外界的影响，即电路中发生自由振荡时的周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率。 LC 回路的周期T 和频率f 跟自感系数L 和电容C 的关系是： LC f LC T ππ21 ,2==。 5．3．2、电磁场任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在周围空间产生电场。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，这就是电磁场。麦克斯韦理论是描述电磁场运动规律的理论。 L 图5-3-1

变化的磁场在周围空间激发的电场，其电场呈涡旋状，这种电场叫做涡旋电场。涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用；但涡旋电场又与静电场不同，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中移动电荷时电场力做的功与路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。当导体作切割磁感线运动时，导体中的自由电子将受到洛仑兹力而在导体中定向移动，使这段导体两端分别积累正、负电荷，产生感应电动势，这种感应电动势又叫做动生电动势。它的计算公式为 θεsin Blv = 当穿过导体回路的磁通量发生变化时（保持回路面积不变），变化的磁场周围空间产生涡旋电场，导体中的自由电子在该电场的电场力作用下定向移动形成电流，这样产生的感应电动势又叫感生电动势。它的计算公式为 t B S ??=ε 5．3．3、电磁波如果空间某处产生了振荡电场，在周围的空间就要产生振荡的磁场，这个振荡磁场又要在较远的空间产生新的振荡电场，接着又要在更远的空间产生新的振荡磁场，……，这样交替产生的电磁场由近及远地传播就是电磁波。电磁波的电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波是横波。电磁波不同于机械波，机械波要靠介质传播，而电磁波它可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空个的传播速度8 1000.3?=C 米/秒。电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长。电磁波在真空中的波长为：

大学物理电磁学练习题及答案

大学物理电磁学练习题球壳，内半径为R 。在腔内离球心的距离为d 处（d R <），固定一点电荷q +，如图所示。用导线把球壳接地后，再把地线撤去。选无穷远处为电势零点，则球心O 处的电势为[ D ] (A) 0 (B) 04πq d ε (C) 04πq R ε- (D) 01 1 () 4πq d R ε- 2. 一个平行板电容器, 充电后与电源断开, 当用绝缘手柄将电容器两极板的距离拉大, 则两极板间的电势差12U 、电场强度的大小E 、电场能量W 将发生如下变化：[ C ] (A) 12U 减小，E 减小，W 减小； (B) 12U 增大，E 增大，W 增大； (C) 12U 增大，E 不变，W 增大； (D) 12U 减小，E 不变，W 不变. 3．如图，在一圆形电流I 所在的平面内，选一个同心圆形闭合回路L (A) ?=?L l B 0d ，且环路上任意一点0B = (B) ?=?L l B 0d ，且环路上任意一点0B ≠ (C) ?≠?L l B 0d ，且环路上任意一点0B ≠ (D) ?≠?L l B 0d ，且环路上任意一点B = 常量. [ B ] 4．一个通有电流I 的导体，厚度为D ，横截面积为S ，放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示。现测得导体上下两面电势差为V ，则此导体的霍尔系数等于[ C ] (A) IB V D S (B) B V S ID (C) V D IB (D) IV S B D 5．如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B 平行于ab 边，bc 的长度为 l 。当金属框架绕ab 边以匀角速度ω转动时，abc 回路中的感应电动势ε和a 、 c 两点间的电势差a c U U -为 [ B ] (A)2 0,a c U U B l εω=-= (B) 2 0,/2a c U U B l εω=-=- (C)22 ,/2a c B l U U B l εωω=-= (D)2 2 ,a c B l U U B l εωω=-= 6. 对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确 [ A ] (A) 位移电流是由变化的电场产生的； (B) 位移电流是由线性变化的磁场产生的； (C) 位移电流的热效应服从焦耳——楞次定律； (D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理.

大学物理电磁学综合复习试题

电学一、选择题： 1．图中所示曲线表示某种球对称性静电场的场强大小E 随径向距离r 变化的关系，请指出该电场是由下列哪一种带电体产生的： A ．半径为R 的均匀带电球面； B ．半径为R 的均匀带电球体； C ．点电荷； D ．外半径为R ，内半径为R /2的均匀带电球壳体。（） 2．如图所示，在坐标( a ，0 )处放置一点电荷＋q ，在坐标(a ，0)处放置另一点电荷－q 。P 点是x 轴上的一点，坐标为(x ，0)。当a x >>时，该点场强的大小为： A ． x q 04πε ； B ． 3 0x qa πε ； C ． 3 02x qa πε ； D ．2 04x q πε 。（） 3．在静电场中，下列说法中哪一种是正确的？ A ．带正电的导体，其电势一定是正值； B ．等势面上各点的场强一定相等； C ．场强为零处，电势也一定为零； D ．场强相等处，电势梯度矢量一定相等。（） 4．如图所示为一沿轴放置的无限长分段均匀带电直线，电荷线密度分别为()0<+x λ和 ()0>-x λ，则o — xy 坐标平面上P 点(o ，a ) A ．0； B ．a i 02πελ?； C ．a i 04πελ?； D ．a j i 02) (πελ??+。（） -a x -Q +q P

5．如图，两无限大平行平板，其电荷面密度均为+σ，则图中三处的电场强度的大小分别为： A ． 0εσ，0，0εσ； B ．0，0 εσ，0； C ． 02εσ，0εσ，02εσ； D ． 0，0 2εσ ，0。（） 6．如图示，直线MN 长为l 2，弧OCD 是以N 点为中心，l 为半径的半圆弧，N 点有点电荷+q ，M 点有点电荷－q 。今将一实验电荷＋q ，从O 点出发沿路径OCDP 移到无穷远处，设无穷远处的电势为零，则电场力作功： A ．A <0，且为有限常量； B ．A >0，且为有限常量； C ．A =∞； D ．A =0。（） 7．关于静电场中某点电势值的正负，下列说法中正确的是： A ．电势值的正负取决于置于该点的实验电荷的正负； B ．电势值的正负取决于电场力对实验电荷作功的正负； C ．电势值的正负取决于电势零点的选取； D ．电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负。（） 8．一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R ，在腔内离球心的距离为d 处（d

高二物理电磁感应教案

高二物理电磁感应教案 (一)教学目的 1.知道电磁感应现象及其产生的条件。 2.知道感应电流的方向与哪些因素有关。 3.培养学生观察实验的能力和从实验事实中归纳、概括物理概念与规律的能力。 (二)教具蹄形磁铁4～6块，漆包线，演示用电流计，导线若干，开关一只。 (三)教学过程 1.由实验引入新课重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验?它揭示了一个什么现象? (奥斯特实验。说明电流周围能产生磁场) 进一步启发引入新课：奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁，那么，我们可不可以反过来进行逆向思索：磁能否生电呢?怎样才能使磁生电呢?下面我们就沿着这个猜想来设计实验，进行探索研究。 2.进行新课 (1)通过实验研究电磁感应现象板书：〈一、实验目的：探索磁能否生电，怎样使磁生电。〉

提问：根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材?为什么? 师生讨论认同：根据研究的对象，需要有磁体和导线;检验电路中是否有电流需要有电流表;控制电路必须有开关。教师展示以上实验器材，注意让学生弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向，然后按课本图12—1的装置安装好(直导线先不要放在磁场内)。进一步提问：如何做实验?其步骤又怎样呢? 我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么导体应怎样放在磁场中呢?是平放?竖放?斜放?导体在磁场中是静止?还是运动?怎样运动?磁场的强弱对实验有没有影响?下面我们依次对这几种情况逐一进行实验，探索在什么条件下导体在磁场中产生电流。用小黑板或幻灯出示观察演示实验的记录表格。教师按实验步骤进行演示，学生仔细观察，每完成一个实验步骤后，请学生将观察结果填写在上面表格里。实验完毕，提出下列问题让学生思考：上述实验说明磁能生电吗?(能) 在什么条件下才能产生磁生电现象?(当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时) 为什么导体在磁场中左右、斜着运动时能产生感应电流呢? (师生讨论分析：左右、斜着运动时切割磁感线。上下运动或静止时不切割磁感线，所以不产生感应电流。) 通过此实验可以得出什么结论? 学生归纳、概括后，教师板书：

电磁波及遥感物理基础

第一章电磁波及遥感物理基础班级：测绘1402 姓名：宋希光学号：14110901053 前言 1、遥感定义（广义）：在不接触的情况下，对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。 2、各种测量仪器：水准仪、全站仪、经纬仪、三维激光扫描仪（lidAR）、摄影测量、GPS、RS。 3、历史:1956年世界第一颗人造卫星发射成功，卫星摄影拍摄范围广，速度快，成本低，在短期内能重复观测，有利于检测地表的动态变化。 4、1972年第一颗资源卫星（陆地卫星），可称为遥感技术发展的第一个里程碑。 5、1982年陆地卫星4号，此后各个卫星的精度不断提高。 1.1概述 1、遥感广义概念遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。目前人们所说的遥感，一般是指电磁波遥感，他是利用电磁波获取物体的信息。工作平台：卫星媒介：电磁波观察对象：地球表面 2、（1）电磁波变化的电场合磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程被称为电磁波。 γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波都是电磁波（2）电磁波谱紫外遥感：波段在0.001~0.38μ m之间。可见光遥感：波段在0.38~0.76μm之间。

蓝：0.43~0.47μm 绿：0.50~0.56μm 红：0.62~0.76μm 红外遥感：波段在0.76~1000 μ m之间。微波遥感：波段在1m m ~1 m之间。 1.2物体的发射辐射 1、（1）绝对黑体：对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体。（2）黑体辐射的三个特性： a)总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加 b)分普辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动 c)每根曲线彼此不相交，温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大 2、（1）太阳是被动遥感最主要的辐射源，相当于6000K的黑体辐射最大辐射强度位于可见光0.47μm 处（2）海平面处太阳强度与大气外界照度有何区别大气对太阳辐射有一定的吸收和散射，海平面处太阳强度比大气外界照度低（3）大气分层垂直自下而上分为：对流层：从地表到平均高度12km。航空遥感在该层。 a)温度随高度上升而下降，每上升1km下降6度 b)空气密度和气压也随高度上升二下降平流层：在12-80km的垂直区间中，平流层又分同温层，暖层，冷层。在25-30km处为臭氧层。气球、喷气式飞机。电离层：在80-1000 km。150-200km为侦查卫星，800-900km为资源卫星、气象卫星。外大气层：1000km以上。36000km为通讯卫星和气象卫星，静止卫星。（4）大气窗口：有些波段的电磁辐射通过大气后衰减较小，透过率较高，对遥感十分有利，这些波段通常称为大气窗口（5）遥感大气窗口： 1、0.30~1.15μm大气窗口，包括全部可见光，部分紫外线波段和部分近红外波段 2、1.3~2.5μm大气窗口属于近红外波段 3、3.5~5.0μm大气窗口属于中红外波段 4、8~14μm热红外窗口 5、1.0mm~1m微波窗口（6）一般物体辐射与黑体辐射的区别自然界中实际物体的发射和吸收的辐射量都比相同条件下绝对黑体低，实际物体的辐射不仅依赖于波长和温度，还与构成物体的材料、表面状况有关（7）发射率ε就是实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比（8）说明任何材料的发射率等于其吸收率

高中物理电磁感应专题训练

专题：电磁感应 1．如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形，原副线圈匝数之比n 1∶n 2 = 10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1A ，下则说法正确的是（） A ．变压器输出两端所接电压表的示数为222V B ．变压器输出功率为220W C ．变压器输出的交流电的频率为50HZ D ．若n 1 = 100匝，则变压器输出端穿过每匝线圈的磁通量的变化率的最大值为22.2wb/s 2．如图所示，图甲中A 、B 为两个相同的线圈，共轴并靠边放置，A 线圈中画有如图乙所示的交变电流i ，则（） A ．在 t 1到t 2的时间内，A 、 B 两线圈相吸 B ．在 t 2到t 3的时间内，A 、B 两线圈相斥 C ． t 1时刻，两线圈的作用力为零 D ． t 2时刻，两线圈的引力最大 3．如图所示，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导线所在平面，当ab 棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为0P ，除灯泡外，其它电阻不计，要使灯泡的功率变为02P ，下列措施正确的是（） A ．换一个电阻为原来2倍的灯泡 B ．把磁感应强度B 增为原来的2倍 C ．换一根质量为原来2倍的金属棒 D ．把导轨间的距离增大为原来的2 4．如图所示，闭合小金属环从高h 的光滑曲面上端无初速滚下，沿曲面的另一侧上升，曲面在磁场中（） A ．是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h B ．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h C ．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h D ．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h 5．如图所示，一电子以初速v 沿与金属板平行的方向飞入两板间，在下列哪种情况下，电子将向M 板偏转？（） A ．开关K 接通瞬间 B ．断开开关K 瞬间 C ．接通K 后，变阻器滑动触头向右迅速滑动 D ．接通K 后，变阻器滑动触头向左迅速滑动 6．如图甲，在线圈1l 中通入电流1i 后，在2l 上产生感应电流随时间变化规律如图乙所示，甲