第2章 电磁场中的基本物理量和基本实验定律 电磁场与电磁波教案 教学课件
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电磁场与电磁波(课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
新课讲授
3.电磁场：如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它 周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性 变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分 离的统一体，这就是电磁场。
4.电磁波：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁 场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
（5）实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的 实验基础。
（6）赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波的反射、折射、 干涉、衍射和偏振等现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度， 证实了麦克斯韦的电磁场理论。
课堂练习
1．关于电磁场的理论，下列说法中正确的是（ BD）
课堂练习
4．下列是一些磁场的磁感应强度B随时间变化的图像，其中能在磁场周围产生稳定
电场的是（ B ）
课堂练习
【答案】B 【详解】根据麦克斯韦理论可知，只有随时间均匀变化的磁场，在其周围才能产生 稳定的电场，由图像可知，只有B项符合。 故选B。
二、电磁波
3.电磁波与机械波：
产生机理
是否横波 是否纵波 干涉现象 衍射现象
由质点(波源)的振动产生 由电磁振荡(周期性变化的电流)激发
可以是
是
可以是
否
满足干涉条件时均能发生干涉现象
满足衍射条件时均能发生明显衍射
新课讲授
二、电磁波
5.赫兹的电火花
（1）赫兹实验原理图（如图所示）
赫兹证实电磁波的存在
课堂练习
【答案】B 【详解】麦克斯韦建立了电磁场理论并且预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实 了电磁波的存在。 故选B。
电磁场课件-电磁场教案-第2章-2013
电磁场课件-电磁场教案-第2章-2013章序名称第2章静态电磁场I：静电场2.1 基本方程与场的特性授课学时1学时教材分析本章的静电场是课程的第一部分内容。
在这部分内容的学习中，学生第一次以矢量分析和数学物理方法的观点和方法来认识和分析一种矢量场，这种方法将贯穿整个课程的始终。
因此，很好的理解、掌握静电场的基本内容，是掌握整个课程内容的基础。
教材采用演绎法进行编排，本节的先知内容包括1.1节涉及到的电荷及电荷分布、电场强度等基本概念，以及第1章涉及的电磁场矢量分析、场论的数学基础、麦克斯韦方程组等宏观电磁场分析基本理论，因此在讲述时需要对这些内容进行回顾和强调。
本节教材内容适中，所编排的例题2-1和2-2主要作用是通过实例强化学生对散度、旋度计算中涉及的坐标系、标量、矢量等概念的理解，球坐标系下散度和旋度表达式不需学生掌握。
学生分析学生前面学过物理电磁学的相关知识，因此对积分形式的麦克斯韦方程容易理解，当时的学习脉络是从实验定律出发先特殊再一般的归纳方法，最后导出麦克斯韦方程。
而本书是先麦克斯韦方程的演绎法，学生需要先理解。
学生对第一章涉及的矢量分析、场论基础学习理解会比较困难，包括积分形式和微分形式的适用范围、点乘和叉乘的概念、点乘和梯度算子的区别等，因此本节需要继续对相关内容进行重复和强化，教学目标知识目标：1．理解静态电磁场、静电场的定义。
2. 掌握微分形式的静电场基本方程，以及静电场的无旋场、有散场特性。
3. 掌握真空中的高斯定理能力目标：1．能够用真空中的高斯定理，针对简单问题，由E计算ρ。
教学重点1．静电场中电荷源量与电场分布的对应关系2．真空中的高斯定理。
教学难点通过本节强化学生对场论中散度、旋度等概念的理解教学手段板书配合多媒体教学方法启发式提问、讲解、例题强化教学用具无教学内容提要备注第2章静态电磁场I ：静电场静电场定义：由相对于观察者为静止的、且量值不随时间变化的电荷所激发的电场。
高三物理电磁场与电磁波PPT精品课件
3．以下有关在真空中传播的电磁波的说法正 确的是 [ ] A．频率越大，传播的速度越大 B．频率不同，传播的速度相同 C．频率越大，其波长越大 D．频率不同,传播速度也不同
思考与讨论
4．频率为600 kHz到1.5 MHz的电磁波其波
长由 m到
m．
5．某收音机调谐电路的可变电容器动片完全旋 入时，电容是390 PF，这时能接收到520kHz 的无线电电波，动片完全旋出时，电容变为39 PF，这时能收到的无线电电波的频率是 ______×106 Hz，此收音机能收到的无线电电波 中，最短的波长为______m．（取三位有效数字）
思考与讨论
6．LC回路中，电容器为C1，线圈自感为L1．设电磁
波的速度为c，则LC回路产生电磁振荡时向外辐射电
磁波的波长为(
).
7.根据麦克斯韦的电磁理论，下列说法正确的是：
A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
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
5、电磁波具有＿电＿磁＿＿能，电磁波的发射过程就是向外辐射
能量、传递信息的过程。
6、也会发生＿反＿射＿＿、＿折＿射＿＿、＿衍＿射＿＿、＿干＿涉＿＿、＿ ＿多＿普＿勒＿＿效＿应＿＿＿等现象
四、电磁场的物质性
（请同学们阅读教材并总结） 电磁场有：能量、 “光压”、运动的质量、 动量（与其它物质相互作用）。
二、麦克斯韦电磁场理论的，电路里将会产 生感应电流（图甲），这是熟悉的电磁感应现 象．麦克斯韦从场的观点研究了电磁感应现象，认 为电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生 了一个电场，这个电场驱使导体中的自由电荷做定 向的移动．麦克斯韦还把这种用场来描述电磁感应 现象的观点，推广到不存在闭合电路的情形．他认 为，在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在 的现象，跟闭合电路是否存在无关（图乙）．
思考与讨论
4．频率为600 kHz到1.5 MHz的电磁波其波
长由 m到
m．
5．某收音机调谐电路的可变电容器动片完全旋 入时，电容是390 PF，这时能接收到520kHz 的无线电电波，动片完全旋出时，电容变为39 PF，这时能收到的无线电电波的频率是 ______×106 Hz，此收音机能收到的无线电电波 中，最短的波长为______m．（取三位有效数字）
思考与讨论
6．LC回路中，电容器为C1，线圈自感为L1．设电磁
波的速度为c，则LC回路产生电磁振荡时向外辐射电
磁波的波长为(
).
7.根据麦克斯韦的电磁理论，下列说法正确的是：
A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
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
5、电磁波具有＿电＿磁＿＿能，电磁波的发射过程就是向外辐射
能量、传递信息的过程。
6、也会发生＿反＿射＿＿、＿折＿射＿＿、＿衍＿射＿＿、＿干＿涉＿＿、＿ ＿多＿普＿勒＿＿效＿应＿＿＿等现象
四、电磁场的物质性
（请同学们阅读教材并总结） 电磁场有：能量、 “光压”、运动的质量、 动量（与其它物质相互作用）。
二、麦克斯韦电磁场理论的，电路里将会产 生感应电流（图甲），这是熟悉的电磁感应现 象．麦克斯韦从场的观点研究了电磁感应现象，认 为电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生 了一个电场，这个电场驱使导体中的自由电荷做定 向的移动．麦克斯韦还把这种用场来描述电磁感应 现象的观点，推广到不存在闭合电路的情形．他认 为，在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在 的现象，跟闭合电路是否存在无关（图乙）．
《电磁场与电磁波》ppt教案-08-2平面电磁波
《电磁场与电磁波》 ppt教案-08-2平面
电磁波
目录
• 平面电磁波的基本概念 • 平面电磁波的传播特性 • 平面电磁波的波动方程 • 平面电磁波的能量特性 • 平面电磁波的反射与折射 • 平面电磁波的散射与吸收
01
平面电磁波的基本概念
平面电磁波的定义
平面电磁波
在特定条件下，电磁波的电场和 磁场分量在垂直于波的传播方向 上呈平面分布，且振幅保持不变 。
03
平面电磁波的波动方程
波动方程的推导
麦克斯韦方程组
首先，我们需要从麦克斯韦方程 组出发，通过适当的简化假设和 推导，得到平面电磁波的波动方 程。
波动方程的推导过
程
在推导过程中，我们需要引入无 源区域和均匀媒质等假设，并利 用矢量分析的方法，逐步推导出 波动方程。
波动方程的形式
推导出的波动方程应具有简洁的 形式，能够清晰地表达出电磁波 在平面中的传播规律。
01
总结词
列举一些实际应用中，利用反射和折射原理的例子。
ห้องสมุดไป่ตู้02
2.光学仪器
透镜、棱镜等光学仪器利用了光的折射原理，使光线按照人们的意愿进
行会聚或发散。
03
3.卫星通信
卫星信号在大气层外的自由空间中传播，由于没有大气层的干扰，信号
的反射和折射特性非常好，因此可以利用卫星进行全球范围内的通信。
06
平面电磁波的散射与吸收
波动方程的解析
波动方程的解
我们需要求解波动方程，以获得电磁波在平面中的传播特性。
解的物理意义
通过对解的解析，我们可以深入理解电磁波在平面中的传播规律， 包括波速、波长、相位和振幅等参数。
解的数学处理
在解析过程中，我们需要运用数学工具对解进行适当的处理，如分 离变量法、傅里叶变换等，以简化问题的求解过程。
电磁波
目录
• 平面电磁波的基本概念 • 平面电磁波的传播特性 • 平面电磁波的波动方程 • 平面电磁波的能量特性 • 平面电磁波的反射与折射 • 平面电磁波的散射与吸收
01
平面电磁波的基本概念
平面电磁波的定义
平面电磁波
在特定条件下，电磁波的电场和 磁场分量在垂直于波的传播方向 上呈平面分布，且振幅保持不变 。
03
平面电磁波的波动方程
波动方程的推导
麦克斯韦方程组
首先，我们需要从麦克斯韦方程 组出发，通过适当的简化假设和 推导，得到平面电磁波的波动方 程。
波动方程的推导过
程
在推导过程中，我们需要引入无 源区域和均匀媒质等假设，并利 用矢量分析的方法，逐步推导出 波动方程。
波动方程的形式
推导出的波动方程应具有简洁的 形式，能够清晰地表达出电磁波 在平面中的传播规律。
01
总结词
列举一些实际应用中，利用反射和折射原理的例子。
ห้องสมุดไป่ตู้02
2.光学仪器
透镜、棱镜等光学仪器利用了光的折射原理，使光线按照人们的意愿进
行会聚或发散。
03
3.卫星通信
卫星信号在大气层外的自由空间中传播，由于没有大气层的干扰，信号
的反射和折射特性非常好，因此可以利用卫星进行全球范围内的通信。
06
平面电磁波的散射与吸收
波动方程的解析
波动方程的解
我们需要求解波动方程，以获得电磁波在平面中的传播特性。
解的物理意义
通过对解的解析，我们可以深入理解电磁波在平面中的传播规律， 包括波速、波长、相位和振幅等参数。
解的数学处理
在解析过程中，我们需要运用数学工具对解进行适当的处理，如分 离变量法、傅里叶变换等，以简化问题的求解过程。
第2章电磁场与电磁波.ppt
静止电荷产生的电场称为静电场，随时间发生变化的电荷 产生的电场称为时变电场
电场强度矢量
用电场强度矢量 Ε表示电场的大小和方向。 电场中的单位正点电荷q0所受的电场力除了与自身所带电量q0 有关，还与所在点的电场有关，即有关系式
F q0Ε
E F q0
对电场强度的进一步讨论
鲁东大学
电场强度形成矢量场分布，各点相同时，称为均匀电场
J
(r)
v
3Q r 4 a3
e
鲁东大学
2.2 真空中静电场的基本规律
2.2.1 库仑定律 电场强度
库仑定律
描述真空中静止点电荷q1和q2的相互
作用力，其数学表达式为
q1
R12
F12
q1q2
4 0 R132
R12
r2 r1
O
式中F12表示q1作用在q2上的静电力，R12 = r2 － r1。
r
q lim V 0 V
0, ,
r r
0 0
点电荷密度的函数表示法
函数的定义和性质
设坐标原点为O，选定空间某点的坐标为r（观察点坐标）， 移动坐标r′(源点坐标)，R = r-r′。
函数的定义和性质如下：
r
r
0, ,
r r
r r
V
0
1
36
109
F
/
m 真空中的介电常数
F12 q2
对库仑定律的进一步讨论
鲁东大学
大小与电量成正比、与距离的平方成反比，方向在连线上
多个电荷对一个电荷的静电力是各电荷力的矢量叠加，即
F
电磁场与电磁波(第二章)
S
s
t
dS
v
Ñl JS
g(n)
v dl )
0
对时变面电流 对恒定面电流
第二节 库仑定律 电场强度
一、库仑定律
❖库仑定律描述了真空中两个点电荷间相互作用力的规律。
v
❖库仑定律内容：如图，电荷q1 对电荷q2的作用力为：
q1
R
v F12
q1 q2
4 0 R 2
evR
q1 q2
4 0 R3
v R
rv' vO
(
1
)
v ex
(
1
)
v ey
(
1
)
v ez
(1)
R x R y R z R
v ex
uv
x
x R3
' uur
v ey
y
y R3
'
v ez
zz' R3
R R3
eR R2
第二章
❖电荷、电流 2.4
❖电场强度、矢量积分公式 2.8 2.9
作业
t 0
讨论：1)
v J
vv
式中： 为空间中电荷体密度，vv 为
正电荷流动速度。
2) I Jv(rv)gdsv Jv(rv)gn)ds
S
S
S Jv(rv) cos ds
n)
S
Jv(rv)
2、面电流密度
❖当电荷只在一v个薄层内流动时，形成的电流为面电流。 ❖面电流密度 J s 定义：
电流在曲面S上流动，在垂直于
电流方向取一线元 l ，若通过
I l
v J
线元的电流为 I ，则定义
S
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 课件
国际标准
国际非电离辐射防护委员会（ ICNIRP）制定了电磁辐射的安全标 准，限制了公众暴露在特定频率和强 度的电磁场中的最大容许暴露量。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定了 相应的电磁辐射安全标准，以确保公 众的健康安全。
电磁波的防护措施
远离高强度电磁场
尽量减少在高压线、变电站、雷 达站等高强度电磁场区域的停留
射电望远镜是射电天文学的主要观测设备，可以接收来自宇宙的微弱射电信号。
射电天文学的发展对于人类认识宇宙、探索宇宙奥秘具有重要意义。
电磁波探测与成像
电磁波探测与成像技术利用电磁波的 特性，实现对物体内部结构的探测和 成像。
电磁波探测与成像技术对于医学诊断 、无损检测等领域具有重要意义。
医学上常用的超声波、核磁共振等技 术都是基于电磁波的探测与成像原理 。
这些物理量在电磁场与物质相互作用中起着重要作用，例如在光子与物 质的相互作用中，光子的能量和动量会与物质的能量和动量发生交换。
06
电磁场与电磁波的计算机模 拟
时域有限差分法（FDTD）
总结词
一种用于模拟电磁波传播的数值方法，通过在时域上逐步推进电磁场的变化来求解波动 方程。
详细描述
时域有限差分法（FDTD）是一种基于麦克斯韦方程组的数值计算方法，通过将电磁场 分量在空间和时间上交替离散化，将波动方程转化为差分方程，从而在计算机上实现电 磁波传播过程的模拟。这种方法在计算电磁波传播、散射、吸收等过程中具有广泛的应
磁场
磁Hale Waihona Puke 和电流周围存在的一种特殊 物质，对其中运动的磁体和电流 施加力。
电磁场与电磁波的产生
1 2
3
变化的电场产生磁场
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场在其周围产生磁场 。
国际非电离辐射防护委员会（ ICNIRP）制定了电磁辐射的安全标 准，限制了公众暴露在特定频率和强 度的电磁场中的最大容许暴露量。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定了 相应的电磁辐射安全标准，以确保公 众的健康安全。
电磁波的防护措施
远离高强度电磁场
尽量减少在高压线、变电站、雷 达站等高强度电磁场区域的停留
射电望远镜是射电天文学的主要观测设备，可以接收来自宇宙的微弱射电信号。
射电天文学的发展对于人类认识宇宙、探索宇宙奥秘具有重要意义。
电磁波探测与成像
电磁波探测与成像技术利用电磁波的 特性，实现对物体内部结构的探测和 成像。
电磁波探测与成像技术对于医学诊断 、无损检测等领域具有重要意义。
医学上常用的超声波、核磁共振等技 术都是基于电磁波的探测与成像原理 。
这些物理量在电磁场与物质相互作用中起着重要作用，例如在光子与物 质的相互作用中，光子的能量和动量会与物质的能量和动量发生交换。
06
电磁场与电磁波的计算机模 拟
时域有限差分法（FDTD）
总结词
一种用于模拟电磁波传播的数值方法，通过在时域上逐步推进电磁场的变化来求解波动 方程。
详细描述
时域有限差分法（FDTD）是一种基于麦克斯韦方程组的数值计算方法，通过将电磁场 分量在空间和时间上交替离散化，将波动方程转化为差分方程，从而在计算机上实现电 磁波传播过程的模拟。这种方法在计算电磁波传播、散射、吸收等过程中具有广泛的应
磁场
磁Hale Waihona Puke 和电流周围存在的一种特殊 物质，对其中运动的磁体和电流 施加力。
电磁场与电磁波的产生
1 2
3
变化的电场产生磁场
根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场在其周围产生磁场 。
4.2电磁场与电磁波(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
名师指点
电磁波与机械波的比较
产生
干涉 衍射 横波 纵波
的电流(电磁 振荡)激发
可以发生 可以发生 可以是 可以是
可以发生 可以发生
是 ——
名师指点
【例2】电磁波和声波比较，下列说法中正确的是( )。 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，电磁波的速度减小，声波的速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波的波长变小，声波的波长变大 D．由空气进入水中时，电磁波的频率变小，声波的频率变大
第四章电磁振荡与电磁波
第2节电磁场与电磁波
新知探究
科学家们设想，为了进一步地开发利用太阳能，建设太空太阳 能发电站，将发电站发射到同步轨道上，展开巨大的太阳能电 池板，接收太阳能发电。发出的电要怎样才能输送到地球上呢？
提示：讨论利用电磁波的可行性。
新知探究
知识点 1 电磁场
变化的磁场产生电场 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。
名师指点
电磁波与机械波的比较
对象
机械波 研究力学现象
周期性变化的物理 位移随时间和空间做周期
量
性变化
传播
传播需要介质，波速与介 质有关，与频率无关
电磁波
研究电磁现象
电场强度E和磁感应强度B 随时间和空间做周期性变 化
传播不需要介质，在真空 中波速总是c，在介质中传 播时，波速与介质及频率 都有关系
新知探究
知识点 1 电磁场
变化的磁场产生电场 麦克斯韦对该问题的见解：回路里有感应电流产生，一定是变 化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移 动。 该现象的实质：变化的磁场产生了电场。
新知探究
电磁场与电磁波第二章讲义
(r )
第二章 静 电 场
当r<a时，
Er 4r2
0 0
4
3
r3
所以
Er
0r 30
(r )
第二章 静 电 场
例 2 - 3 已知半径为a的球内、 外的电场强度为
E
er E0
a2 r2
(r a)
E
er E0 5
r 2a
3
r3 2a3
(r a)
们的连线， 同号电荷之间是斥力， 异号电荷之间是引力。点电
荷q′受到q的作用力为F′，且F′=-F，可见两点电荷之间的作用力 符合牛顿第三定律。
第二章 静 电 场
库仑定律只能直接用于点电荷。所谓点电荷，是指当带电体 的尺度远小于它们之间的距离时，将其电荷集中于一点的理想化 模型。 对于实际的带电体， 一般应该看成是分布在一定的区域 内，称其为分布电荷。用电荷密度来定量描述电荷的空间分布情 况。电荷体密度的含义是，在电荷分布区域内，取体积元ΔV， 若其中的电量为Δq，则电荷体密度为
(r)
P(r' )V '
4 0
r r' r r' 3
整个极化介质产生的电位是上式的积分：
(r) 1
4 0
V
P(r' ) (r r r' 3
4 0R2
R
q' q
4 0
R R3
式中：R=r-r′表示从r′到r的矢量；R是r′到r的距离；R°是R的单
位矢量；ε0是表征真空电性质的物理量，称为真空的介电常数，
其值为
电磁场与电磁波(第三版之2)电磁场中的基本物理量
S
J r,t dS
S
d q d t
散 度 定 理
J r, t d
r, t J r , t d d 所以 t
r,t
t
r , t 0 t
J 0
对于恒定电流 则有
电流连续性方程
,t r 微分形式 J ,t r t
S 0 , Jd
S
2.4
P R
电场强度
库仑定律
q q q q 1 2 1 2 e R 库仑定律 F 1 2 2 R 3 4 R 4 R 0 0
点电荷 q 1 对点电荷 q
2
的作用力。
q
电荷面密度
q r l i m S 0 S
Cm / 2
q
q
r dS
S
电荷线密度
q r l i m l l 0 l
Cm /
r dl
l l
2.2
电流
电流与电流密度
单位时间内穿过面积S的电荷量。其单位为A（安培）
q dq t 0 t dt
I lim
体电流密度
设电流呈体分布
S S
I
I 2 大 小 ： l i m A / m S 0 体电流密度 J S 方 向 ： 正 电 荷 运 动 的 方 向 （ 电 流 的 方 向 ）
式中 S 的法线方向与电流的方向一致。 流过任意曲面的电流 I
任何闭合线电流回路 C 在周围空间的磁场分布
I d l ' R B r d B r R 4
J r,t dS
S
d q d t
散 度 定 理
J r, t d
r, t J r , t d d 所以 t
r,t
t
r , t 0 t
J 0
对于恒定电流 则有
电流连续性方程
,t r 微分形式 J ,t r t
S 0 , Jd
S
2.4
P R
电场强度
库仑定律
q q q q 1 2 1 2 e R 库仑定律 F 1 2 2 R 3 4 R 4 R 0 0
点电荷 q 1 对点电荷 q
2
的作用力。
q
电荷面密度
q r l i m S 0 S
Cm / 2
q
q
r dS
S
电荷线密度
q r l i m l l 0 l
Cm /
r dl
l l
2.2
电流
电流与电流密度
单位时间内穿过面积S的电荷量。其单位为A（安培）
q dq t 0 t dt
I lim
体电流密度
设电流呈体分布
S S
I
I 2 大 小 ： l i m A / m S 0 体电流密度 J S 方 向 ： 正 电 荷 运 动 的 方 向 （ 电 流 的 方 向 ）
式中 S 的法线方向与电流的方向一致。 流过任意曲面的电流 I
任何闭合线电流回路 C 在周围空间的磁场分布
I d l ' R B r d B r R 4
电磁场与电磁波课件
电磁波的散射与衍射
散射
当电磁波遇到尺寸远小于其波长 的障碍物时，会产生散射现象， 散射波向各个方向传播。
衍射
当电磁波遇到尺寸接近或大于其 波长的障碍物时，会产生衍射现 象，衍射波在障碍物后形成复杂 的干涉图样。
03
电磁波的辐射与接收
天线的基本概念与分类
天线的基本概念
天线是用于发射和接收电磁波的设备，在通信、雷达、无线电等系统中广泛应 用。
再经过信号处理得到目标的图像。
02
系统组成
红外成像系统主要由光学系统、红外探测器和信号处理系统组成。
03
电磁场与电磁波在红外成像中的应用
电磁场与电磁波在红外成像中用于接收目标的辐射信息，经过处理得到
目标的图像。
05
电磁场与电磁波实验
电容与电感测量实验
总结词
掌握电容和电感的基本测量方法
详细描述
通过实验学习如何使用电桥、交流电桥等基本测量工具，了解不同类型电容和电感的工作原理和测量方法，掌握 电容和电感的基本特性。
折射率与波长有关
不同媒质对不同波长的电磁波有不 同的折射率。
电磁波的反射与折射
反射定律
当电磁波遇到不同媒质的分界面时， 一部分能量返回原媒质，一部分能量 进入新媒质。反射波和入射波的振幅 和相位关系遵守反射定律。
折射定律
当电磁波从一种媒质进入另一种媒质 时，其传播方向发生改变，这种现象 称为折射。折射定律描述了折射角与 入射角、折射率之间的关系。
电磁场与电磁波课件
目录
• 电磁场的基本概念 • 电磁波的传播特性 • 电磁波的辐射与接收 • 电磁场与电磁波的应用 • 电磁场与电磁波实验 • 总结与展望
01
电磁场的基本概念
电磁场与电磁波(高中物理教学课件)完整版
④电磁波的频率由振源决定，波速由介质与电磁 波种类共同决定(因为不同的电磁波进入同种介质折射率不一 样)，波长由振源、介质和电磁波种类共同决定。
且三者之间存在这样的关系：c 或者v '
⑤电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、多 普勒效应和偏振现象 ⑥电磁波具有能量，可以传递信息
二.电磁波
3.电磁波的发现： 1886年，赫兹通过自制的实验装置证实了电磁波 的存在。
一.电磁场
1.变化的磁场产生电场
在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。这 是法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到：既然产生 了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向 运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，也会在空间产生电场。
注意： ①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定 的电场 ③不均匀变化的磁场产生变 化的电场 ④周期性变化的振荡磁场产生同频率周期性变化 的振荡电场
一.电磁场 3.电场和磁场的变化关系
非均
变
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
且三者之间存在这样的关系：c 或者v '
⑤电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、多 普勒效应和偏振现象 ⑥电磁波具有能量，可以传递信息
二.电磁波
3.电磁波的发现： 1886年，赫兹通过自制的实验装置证实了电磁波 的存在。
一.电磁场
1.变化的磁场产生电场
在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流。这 是法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到：既然产生 了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向 运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，也会在空间产生电场。
注意： ①恒定的磁场不产生电场 ②均匀变化的磁场产生恒定 的电场 ③不均匀变化的磁场产生变 化的电场 ④周期性变化的振荡磁场产生同频率周期性变化 的振荡电场
一.电磁场 3.电场和磁场的变化关系
非均
变
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
《电磁场与电磁波》课件
研究磁场的能量密度和能量传递，探 索电流元间的相互作用。
第三章 电磁感应
法拉第电磁感应定律
深入研究法拉第电磁感应定律，了解磁场变化 对电场和电流的影响。
感生电动势的应用
探索感生电动势在变压器和发电机等装置中的 应用。
变化磁场中的安培环路定理
自感和互感
理解变化磁场对闭合回路的感应电流产生的作用。 学习自感和互感的概念和特性，探索它们在电 路中的应用。
1 电磁场在物理学、化学、生物学等中的应用
探索电磁场在不同学科领域中的重要应用，如粒子加速器和磁共振成像。
2 电磁波在通信、雷达、医疗等中的应用
了解电磁波在现代通信、雷达和医疗技术中的关键作用。
3 总结与展望
回顾本课程的重点内容，并展望电磁场和电磁波在未来的应用前景。
第四章 电磁波
电磁波的基 本性质
介绍电磁波中的传播规 律，理解折射和反 射现象。
电磁波谱
探索不同频率的电 磁波，了解它们在 光谱中的位置和应 用。
天线和电磁 波的辐射
研究天线的原理和 电磁波的发射、接 收及调制技术。
第五章 电磁场与电磁波的应用
《电磁场与电磁波》PPT 课件
欢迎来到《电磁场与电磁波》的课程PPT！在本课程中，我们将深入探讨电 磁场和电磁波的概念和应用，帮助您理解这一重要的物理学领域。
第一章 电场
电荷与电场
电磁场的基础，探索电荷对周围空间产生的 影响。
电势与电势差
学习电势的概念和计算方法，探索电势差对 电荷运动的影响。
静电场基本定律
深入研究库仑定律和电场强度，理解静电场 的本质。
静电场的能量
了解静电场的能量密度和能量传递，探索电 荷间的相互作用。
第二章 磁场
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S 0S
电荷线密度
l r lil m 0 q l C/m
q r dS
S
q l r dl
l
2.3 电流连续性方程
取一闭合曲面S,S 所包围的体积为 ， 从闭合面内流出的总的电流等于单位 时间流出的电荷量。由电荷守恒定律，它应等于体积 内电荷的减少率，即
S
S
J
r,t
dS
dq dt
散
度
可以认为是一个孤立电流元 I 1 d l 1 对另
O
一个孤立电流元 I 2 d l 2的安培作用力。
dF 12I2dl2dB
其中
d B 0I1 d l1 eR0Id l R
4 R 2
4 R 3
为电流元I 感应强度
d
l
在周围空间产生的磁
任何闭合线电流回路 C 在周围空间的磁场分布
B rdB r4 0C IdlR ' 3R
定
理
J r,td
r,t
t
所以
J
r, t d
r, t dt源自电流连续性方程微分形式 Jr,tr,t
t
对于恒定电流 r, t 0
t 则有
JdS0, J0
S
2.4 电场强度 库仑定律
P
R
q
r
r'
O
库仑定律 F 124 q1q 02 R2eR4 q1q 02 R3R
点电荷 q 1 对点电荷 q 2 的作用力。 定义点电荷 q 在周围空间P点产生的电场强度
第2章 电磁场中的基本物理量 和基本实验定律
为分析电磁场，本章在宏观理论的假设和实验的基础上，介绍电磁场中 的基本物理量和实验定律。
◇ 在静止和稳定的情况下，确立分布电荷与分布电流的概念物理量；在电 荷守恒的假设前提下，确立电流连续性方程。
◇ 在库仑实验定律和安培力实验定律的基础上建立电场强度E 和磁感应强度B 的概念。
安培力定律
两个线电流回路 C
和
1
C
2
，其上的电流元分别为
I 1d l1 ,
I 1d l1
。C
回路
1
对C 2 回路的安培作用力为
C1
I1
d l1 d l2
F 124 0C 2C 1I2dl2R I1 2 dl1eR
R
I2
将上式写为 F12
dF12
C2 C1
r1
r2
C2
其中 dF 12I2dl2 4 0 I1dlR 1 2eR
对于其它形式的电流分布
体电流分布 J r '
电流元 J r ' d '
dB4 0 Jr'R d3'R
B4 0
Jr'd'R
R3
面电流分布 J S r '
电流元 JS r ' dS ' dB4 0 JSr'R d 3S'R
B0
4S
JS
r'dS'R
R3
Er4 q 0R 2eR4 q 0R 3R式中R r r '
N个点电荷产生的电场强度 EriN 14 q 0 iR i2eR i iN 14 q 0 iR i3R i
对于连续的电荷分布 体分布
面分布
线分布
Er
r'd
R3
'
R
Er
r'dS'
S
R3
R
Er
l
l
r'dl'
R3
R
2.5 安培力定律 磁感应
◇ 在电荷分布和电流分布已知的条件下，提出计算电场与磁场的矢量积分公 式。
2.1 电荷与电荷分布 2.2 电流与电流密度 2.3 电流连续性方程 2.4 电场强度 库仑定律 2.5 安培力定律 磁感应
2.1 电荷与电荷分布
电荷体密度 r lim 0 q C/m 3
q r d
电荷面密度 rlimq C/m2
电荷线密度
l r lil m 0 q l C/m
q r dS
S
q l r dl
l
2.3 电流连续性方程
取一闭合曲面S,S 所包围的体积为 ， 从闭合面内流出的总的电流等于单位 时间流出的电荷量。由电荷守恒定律，它应等于体积 内电荷的减少率，即
S
S
J
r,t
dS
dq dt
散
度
可以认为是一个孤立电流元 I 1 d l 1 对另
O
一个孤立电流元 I 2 d l 2的安培作用力。
dF 12I2dl2dB
其中
d B 0I1 d l1 eR0Id l R
4 R 2
4 R 3
为电流元I 感应强度
d
l
在周围空间产生的磁
任何闭合线电流回路 C 在周围空间的磁场分布
B rdB r4 0C IdlR ' 3R
定
理
J r,td
r,t
t
所以
J
r, t d
r, t dt源自电流连续性方程微分形式 Jr,tr,t
t
对于恒定电流 r, t 0
t 则有
JdS0, J0
S
2.4 电场强度 库仑定律
P
R
q
r
r'
O
库仑定律 F 124 q1q 02 R2eR4 q1q 02 R3R
点电荷 q 1 对点电荷 q 2 的作用力。 定义点电荷 q 在周围空间P点产生的电场强度
第2章 电磁场中的基本物理量 和基本实验定律
为分析电磁场，本章在宏观理论的假设和实验的基础上，介绍电磁场中 的基本物理量和实验定律。
◇ 在静止和稳定的情况下，确立分布电荷与分布电流的概念物理量；在电 荷守恒的假设前提下，确立电流连续性方程。
◇ 在库仑实验定律和安培力实验定律的基础上建立电场强度E 和磁感应强度B 的概念。
安培力定律
两个线电流回路 C
和
1
C
2
，其上的电流元分别为
I 1d l1 ,
I 1d l1
。C
回路
1
对C 2 回路的安培作用力为
C1
I1
d l1 d l2
F 124 0C 2C 1I2dl2R I1 2 dl1eR
R
I2
将上式写为 F12
dF12
C2 C1
r1
r2
C2
其中 dF 12I2dl2 4 0 I1dlR 1 2eR
对于其它形式的电流分布
体电流分布 J r '
电流元 J r ' d '
dB4 0 Jr'R d3'R
B4 0
Jr'd'R
R3
面电流分布 J S r '
电流元 JS r ' dS ' dB4 0 JSr'R d 3S'R
B0
4S
JS
r'dS'R
R3
Er4 q 0R 2eR4 q 0R 3R式中R r r '
N个点电荷产生的电场强度 EriN 14 q 0 iR i2eR i iN 14 q 0 iR i3R i
对于连续的电荷分布 体分布
面分布
线分布
Er
r'd
R3
'
R
Er
r'dS'
S
R3
R
Er
l
l
r'dl'
R3
R
2.5 安培力定律 磁感应
◇ 在电荷分布和电流分布已知的条件下，提出计算电场与磁场的矢量积分公 式。
2.1 电荷与电荷分布 2.2 电流与电流密度 2.3 电流连续性方程 2.4 电场强度 库仑定律 2.5 安培力定律 磁感应
2.1 电荷与电荷分布
电荷体密度 r lim 0 q C/m 3
q r d
电荷面密度 rlimq C/m2