第4章电磁波及其指导应用

第四章电磁波及其应用

第一节电磁波的发现

典型例题

【例1】麦克斯韦电磁场理论的主要容是什么？

【解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．

不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场

【例2】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是．

A、变化的电场可产生磁场

B、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场

C、振荡电场能够产生振荡磁场

D、振荡磁场能够产生振荡电场

【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．

可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确．

【例3】能否用实验说明电磁波的存在？

【解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器。赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。

基础练习

一、选择题（选6题，填3题，计3题）

1、电磁场理论是谁提出的（）

A、法拉第

B、赫兹

C、麦克斯韦

D、安培

2、电磁场理论是哪国的科学家提出的（）

A、法国

B、英国

C、美国

D、中国

3、电磁场理论预言了什么（）

A、预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场

B、预言了变化的电场能够在周围产生磁场

C、预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速

D、预言了电能够产生磁，磁能够产生电

4、关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（）

A、变化的电场周围产生的磁场一定是变化的

B、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的

C、均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

D、振荡电场周围产生的磁场也是振荡的

5、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）

A、恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场

B、变化的电场周围产生磁场

C、均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场

D、均匀变化的电场周围产生稳定的磁场

6、电磁波能够发生一下现象（）

A、发射

B、折射

C、干涉

D、衍射

二、填空题

7、变化的磁场能够在周围空间产生__________，变化的电场能够在周围产生____________．

8、电磁波__________（填“可以”或“不可以”）在真空中传播.

9、_____________证实了麦克斯韦的预言.

三、计算题

10、麦克斯韦电磁场理论的两大基本要点是什么？

11、已知电磁波传播的速度为3×108，某演唱会现场通过卫星用电磁波传输信号，已知现场到收音机用户总路程为7200公里，则信号传播过来所需的时间是多少？

12、简述电磁波的产生过程

答案：1、C 2、B 3、C 4、D 5、BD 6、ABCD 7、电场磁场

8、可以9、赫兹10、（1）不仅电荷能够产生电场，变化的磁场也能产生电场；（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生磁场。11、2.4×10－212、变化的电（磁）场产生变化的磁（电）场，然后产生的变化磁（电）场又产生变化的电（磁）场，由近及远的传播，便形成了电磁波。

能力提升

一、选择题（选3题，填1题，计1题）

1、关于电磁波，下列说法中正确的是（）

A、电磁波既能在媒质中传播，又能在真空中传播

B、只要有变化的电场，就一定有电磁波存在

C、电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量

D、振荡电路发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程

2、以下电场能产生电磁波的为（）

A、N/C

B、N/S

C、N/C

D、N/C

3、比较电磁波和机械波，下列说确的是( )

A、电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质

B、电磁波和声波都是纵波

C、电磁波是横波

D、电磁波在有的介质中是横波，在有的介质中是纵波

二、填空题

4、如果电场的变化如图所示，则产生的磁场随时间变化的图形如何？

三、计算题

5、简述赫兹实验的原理。

答案：1、ACD 2、B 3、AC 4、

5、将两段共轴的黄铜杆作为振荡偶极子的两半，A、B中间留有空隙，空隙两边杆的端点上焊有一对光滑的黄铜球。将振子的两半联接到感应圈的两极上，感应圈间歇地在A、B之间产生很高的电势差。当黄铜球间隙的空气被击穿时，电流往复振荡通过间隙产生电火花。由于振荡偶极子的电容和自感均很小，因而振荡频率很高，从而向外发射电磁波。但由于黄铜杆有电阻，因而其上的振荡电流是衰减的，故发出的电磁波也是衰减的，感应圈以每秒的频率一次又一次地使间隙充电，电偶极子就一次一次地向外发射减幅振荡电磁波。探测电磁波则是利用电偶极子共振吸收的原理来实现的。

第二节电磁波谱

典型例题

【例1】在真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？

【解析】应用关系式．

因电磁波在介质中传播其频率不变，其波长比：

，

则有：

米

【例2】关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（）

A．电磁波频率越高，越易沿地面传播