电磁场与电磁波PPT课件
合集下载
人教版物理选择性必修2电磁场与电磁波课件13张PPT
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波形成示意图：
激
非均匀变 发 变
化的磁场
化 电
场
激
发
若是均匀变化
稳定磁场
若非均匀变化
变化磁场
激 发
不再激发 稳定电场
若是均匀变化
激 发
若非均匀变化
二、电磁波
2.电磁波的特点
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。
观察到了电磁波的反射、 折射、干涉、偏振和衍射 等现象。
测得电磁波在真空中的速 度等于光速c，证明了电磁 波与光的统一性。
1．下列说法正确的是（ AC） 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
周期性变化的磁场产生同频 率周期性变化的电场
2.变化的电场产生磁场
均匀变化的电场产生稳定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场
周期性变化的电场产生同频 率周期性变化的磁场
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电磁场。
二、电磁波
1.电磁波的产生
变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波， 那么，这些电磁波是怎样产生的？
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
（即使在变化的磁场中没有闭合电路， 也同样要在空间产生电场。）
2.变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
均匀变化的磁场产生稳定的电场 非均匀变化的磁场产生变化的电场
电磁场与电磁波课件平面波3.ppt
S (t)
E(t) H (t)
ez
1
60
108 cos2 (2
108 t
4
3
z)
6
(A / m)
(W / m)
Sav
Re
1 2
E
H
*
ez
1
120
108
例 已知无界理想媒质(ε=9ε0, μ=μ0，σ=0)中正弦均匀平面电 磁波的频率f=108 Hz， 电场强度
E
ex
4e
jkz
ey
3e
jkz
• 在均匀的各向同性的媒质(Isotropic Homogeneous Media)中,等相位面总是平面, 这时的平面波称 为均匀平面波, Homogeneous Plane Wave.
小结：理想介质中的均匀平面波
Ex
Hy
2E
2E t 2
0
2H
2H t 2
0
2Ex z 2
2Ex t 2
沿z轴传播的平面波坐标关系
E, H互相垂直, 并与传播方向垂直, 即都无纵向分量, 因此平面波是横波, 称为横电磁波
TEM(Transverse Electro-Magnetic)波。如波沿着Z传播，场的方向只在横向平面内，即
Ez= Hz=0
平面波:传播方向上没有电场、磁场， 即横电磁波TEM波。
平面波说明2：横向面内电场不止x方向 例 电磁波在真空中传播，其电场强度矢量的复数表达式为
Hy
E0 e j(t kz)
/
Ex E0cos(t kz)
Hy
E0
/
cos(t
kz)
波阻抗
Ex Hy
理想介质中波阻抗是实 数，空气中为377欧姆。
电磁场与电磁波绪论课件
PART 03
电磁场与电磁波的应用
无线通信
无线通信是利用电磁波在空间传输信息的通信方式，包括移动通信、无线局域网、 卫星通信等。
无线通信技术不断发展，从2G到5G，传输速度和可靠性不断提高，覆盖范围也不断 扩大。
无线通信在现代社会中发挥着重要作用，是人们获取信息、交流沟通的主要方式之 一。
雷达探测
详细描述
磁测法使用磁通量探头或磁力计来测量磁场 强度或磁通量密度，通过测量磁力或磁通量 变化来推算电场强度。这种方法在磁场测量 和磁力应用中较为常见，具有较高的灵敏度 和分辨率。
光测法
总结词
光测法是一种通过测量光的干涉、衍射和偏 振等特性来研究电磁场的方法。
详细描述
光测法利用光的干涉、衍射和偏振等特性与 电磁场相互作用的原理，通过测量光的变化 来推算电磁场的分布和性质。这种方法在光 学和光谱学领域中较为常见，具有较高的空
总结词
电磁波的电场矢量方向称为极化方向， 极化是电磁波的一个重要特性。
VS
详细描述
在空间中传播的电磁波，其电场矢量的方 向称为极化方向。由于电场和磁场相互垂 直，因此极化方向与传播方向构成一个平 面。不同的极化方向可以影响电磁波的传 播方式和性质，如折射、反射等。极化是 研究电磁波传播和应用的重要参数之一。
雷达探测是利用电磁波探测目标 并获取其位置、速度、形状等信
息的探测方式。
雷达广泛应用于军事、航空、气 象等领域，对于监测和预警具有
重要意义。
雷达探测技术不断发展，探测精 度和抗干扰能力不断提高，能够
更好地满足各种应用需求。
医学成像
医学成像是指利用电磁波对生 物体进行无损检测和成像的技 术。
医学成像技术包括X射线、超 声、核磁共振等，能够提供人 体内部结构和病变的详细信息 。
电磁场与电磁波恒定磁场ppt课件
J
，在空间中
激励的磁感应强度为
B(r )
0
4
J (r
|
') r
(rr'
|3
r
'
)
d
'
由于
两端对场点
坐标取散度
B
0
4
[
J (r
'
)
|
r r
rr'
'
|3
]d
'
|
r r
rr'
'
|3
(
|
r
1
r
'
) |
所以
B
0
4
[( |
r
1
r
'
) |
J (r
'
)]d
'
应用矢量恒等式：
2 0I r d 0I
0 2r
2
2
0 d 0I
图4.2.4 任意闭合环路与电流的关系
若积分的闭合环路不绕过I，如图4.2.4(b)所示，则上式的积分变成
B
dl
0I
B d
c
2 A
B A
闭合回路，当绕B行一dl周后，0BI
A
B
因此
d 0
c
2 A
安培提出：磁感应强度在空间任意闭合环路上的积分（即环流）
Im dIm M dl M d S
c
s
又因为
Im Jm dS M dS
a
sin )
0 SI 4
c
os
r2
0 SI 4
( az ar r2
《电磁场和电磁波》课件
电磁辐射对其他生物的影响
电磁辐射不仅对人体有害，对其他生物也有一定的影响， 如影响动物的繁殖能力、影响植物的生长等。
电磁辐射对电子设备的影响
过量的电磁辐射可能对电子设备造成干扰，影响设备的正 常运行，如导致计算机死机、手机信号不稳定等。
电磁辐射的防护措施
远离高强度电磁辐射源
尽量远离电磁波辐射强度较高的区域，如高压线、基站、微波炉 等。
微波炉利用微波的能量加热食物 中的水分子，实现快速烹饪。
微波炉是现代家庭常见的厨房电 器，方便快捷，提高了生活品质
。
微波炉技术的发展对于改善人们 的生活方式和提高生活质量起到
了重要作用。
04
电磁波的危害与防护
电磁辐射的危害
电磁辐射对人体的影响
长期暴露于电磁辐射环境下，可能对人体的神经系统、免 疫系统、生殖系统等产生负面影响，如头痛、失眠、记忆 力减退、免疫力下降、精子质量下降等。
未来电磁场和电磁波的应用前景
医疗领域
01
利用电磁波的特性，未来可开发出新型的医疗设备和技术，如
无创检测、肿瘤治疗等，提高医疗水平和治疗效果。
环保领域
02
利用电磁场和电磁波的特性，可实现对污染物的检测、治理和
监控，为环保事业提供技术支持。
能源领域
03
利用电磁波的特性，可开发出新型的能源技术，如太阳能、风
02
注意使用时间和距离
尽量避免长时间使用电磁产品，使用时应保持一定的距离，如使用微波
炉时应远离炉体1米以上。
03
定期检查和维护
定期检查电磁产品的运行状况，及时维修或更换损坏的部件，避免因设
备故障而产生过量的电磁辐射。
05
电磁场和电磁波的发展趋势
电磁辐射不仅对人体有害，对其他生物也有一定的影响， 如影响动物的繁殖能力、影响植物的生长等。
电磁辐射对电子设备的影响
过量的电磁辐射可能对电子设备造成干扰，影响设备的正 常运行，如导致计算机死机、手机信号不稳定等。
电磁辐射的防护措施
远离高强度电磁辐射源
尽量远离电磁波辐射强度较高的区域，如高压线、基站、微波炉 等。
微波炉利用微波的能量加热食物 中的水分子，实现快速烹饪。
微波炉是现代家庭常见的厨房电 器，方便快捷，提高了生活品质
。
微波炉技术的发展对于改善人们 的生活方式和提高生活质量起到
了重要作用。
04
电磁波的危害与防护
电磁辐射的危害
电磁辐射对人体的影响
长期暴露于电磁辐射环境下，可能对人体的神经系统、免 疫系统、生殖系统等产生负面影响，如头痛、失眠、记忆 力减退、免疫力下降、精子质量下降等。
未来电磁场和电磁波的应用前景
医疗领域
01
利用电磁波的特性，未来可开发出新型的医疗设备和技术，如
无创检测、肿瘤治疗等，提高医疗水平和治疗效果。
环保领域
02
利用电磁场和电磁波的特性，可实现对污染物的检测、治理和
监控，为环保事业提供技术支持。
能源领域
03
利用电磁波的特性，可开发出新型的能源技术，如太阳能、风
02
注意使用时间和距离
尽量避免长时间使用电磁产品，使用时应保持一定的距离，如使用微波
炉时应远离炉体1米以上。
03
定期检查和维护
定期检查电磁产品的运行状况，及时维修或更换损坏的部件，避免因设
备故障而产生过量的电磁辐射。
05
电磁场和电磁波的发展趋势
11.4电磁场与电磁波 课件(共31张PPT)-高中物理沪科版(2020)必修第三册
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波
前面我们学习了电流的磁效应以及电磁感应现象等， 初步了解了电现象和磁现象之间的相互联系和转化。
今天我们一起来学习电磁场与电磁波。
问 题：电磁波的产生？
北斗卫星导航系统是通 过电磁波传递信息，为 全球用户提供全天候、 全天时，高精度定位、 导航和授时服务，并具 有短报文通信能力的国 家重要的时空基础设施。
活动：做一做
根据电磁波的传播
速度等于光速c。
所以可得时间 t s月星 s星地
c
6.5107 4108 s 3108
=1.55s
三、电磁波的应用
➢ 传递能量：微波炉加热、红外线热辐射、阳光使人温暖等
三、电磁波的应用
➢ 传递能量：微波炉加热、红外线热辐射、阳光使人温暖等 高能量电磁波常应用于医疗卫生等方面
什么是电磁波？ 电磁波是如何产生的呢？
电流形成的原因？
电荷的定向移动 →电场力
变化的磁场 闭合回路
电场感Biblioteka 电流 电磁感应现象的实质是：变化的磁场产生电场
麦克斯韦
问 题：电磁波的产生？
变化的磁场
电场
变化的电场
磁场
演示实验：观察平行金属板之间的磁场变化
平行金属板
手摇式感 应起电机
小磁针
放电叉
演示实验：观察平行金属板之间的磁场变化
磁石吸铁 库仑定律 电流的磁效应 电流之间的作用力 电磁感应现象
麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，把光也纳入了电磁场理论的范畴
麦克斯韦方程组
一、电磁场与电磁波
1. 电磁场 交替变化的电场和磁场相互联系，形 成一个不可分离的统一的场—电磁场。 电磁场具有物质性。 电磁场具有能量。
电磁场与电磁波
前面我们学习了电流的磁效应以及电磁感应现象等， 初步了解了电现象和磁现象之间的相互联系和转化。
今天我们一起来学习电磁场与电磁波。
问 题：电磁波的产生？
北斗卫星导航系统是通 过电磁波传递信息，为 全球用户提供全天候、 全天时，高精度定位、 导航和授时服务，并具 有短报文通信能力的国 家重要的时空基础设施。
活动：做一做
根据电磁波的传播
速度等于光速c。
所以可得时间 t s月星 s星地
c
6.5107 4108 s 3108
=1.55s
三、电磁波的应用
➢ 传递能量：微波炉加热、红外线热辐射、阳光使人温暖等
三、电磁波的应用
➢ 传递能量：微波炉加热、红外线热辐射、阳光使人温暖等 高能量电磁波常应用于医疗卫生等方面
什么是电磁波？ 电磁波是如何产生的呢？
电流形成的原因？
电荷的定向移动 →电场力
变化的磁场 闭合回路
电场感Biblioteka 电流 电磁感应现象的实质是：变化的磁场产生电场
麦克斯韦
问 题：电磁波的产生？
变化的磁场
电场
变化的电场
磁场
演示实验：观察平行金属板之间的磁场变化
平行金属板
手摇式感 应起电机
小磁针
放电叉
演示实验：观察平行金属板之间的磁场变化
磁石吸铁 库仑定律 电流的磁效应 电流之间的作用力 电磁感应现象
麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，把光也纳入了电磁场理论的范畴
麦克斯韦方程组
一、电磁场与电磁波
1. 电磁场 交替变化的电场和磁场相互联系，形 成一个不可分离的统一的场—电磁场。 电磁场具有物质性。 电磁场具有能量。
电磁场与电磁波_第六章.ppt
Eim Eim
1c
Erm Erm
1c
Etm Etm
2c
•
由此解得：
Erm
2c 2c
1c 1c
Eim
Etm
22c 2c 1c
Eim
• 定义反射波电场振幅与入射波电场振幅的
比值为分界面上的反射系数，并用 表示
Erm 2c 1c Eim 2c 1c
• 类似透射系数:
• 定义透射波电场振幅与入射波电场振幅的
Ei
(
z)
ex
Eim e
j1z
Hi (z)
ey
1
1
E e j1z im
1 1
1
• 反射波为：
Er
(z)
ex Eime
j1z
Hr (z)
ey
1
1
Eime
j1z
• 故媒质1中合成波的电场和磁场分别为：
E1 ( z )
ex Eim
(e
j1z
e
j1z
)
ex
j 2 Eim
sin
1z
H1(z)
ey
1
1
Eim (e j1z
e
) j1z
ey
2
1
Eim
cos 1z
• 瞬时表达式：
E1
(
z,
t
)
Re[
E1
(
z
)e
jt
]
ex
2Eim
s
in
1
z
sin
t
H1 ( z, t )
Re[
H1(z)e
jt
]
ey
2
1
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
电磁场与电磁波理论课件PPT第2章培训讲学
《电磁场与电磁波理论》
第2章宏观电磁现象的基本规律
2.1.1 电荷密度（Charge Density）
带电体以及带电体的电量 体电荷密度 面电荷密度 线电荷密度 点电荷的体电荷密度 狄拉克函数的性质 带电体的总电量
2-4
《电磁场与电磁波理论》
第2章宏观电磁现象的基本规律
带电体以及带电体的电量
2-36
《电磁场与电磁波理论》
第2章宏观电磁现象的基本规律
磁感应强度和磁力线
♥ 磁感应强度 大小等于洛仑兹力的最大值 的比值，方向为该磁场的方向。
2-17
《电磁场与电磁波理论》
第2章宏观电磁现象的基本规律
2. 电介质的极化和电极化强度
♥ 电极化强度 —— 单位体积内分子电偶极距的矢量和。
（2.1.18）
式中的 是一个无限小的量，它应远小于介质的非均匀 性。但是它是一个相对无限小，而不是数学上的绝对无限 小，它应大于分子、原子的间距。
♥ 若在介质中任取一个闭合曲面 ，可以证明
♥ 根据物质的结构理论，带电体所带电量是不连续分布的， 它必为电子电量的整数倍。但是，当我们观察一个带电物 体的宏观电特性时，所观察到的往往是大量带电微粒的平 均效应。因此，可以将带电体内的电荷分布近似视为是连 续的，从而采用电荷密度来描述它的电荷分布状况。根据 带电体的形状，可以分别采用体电荷密度、面电荷密度和 线电荷密度来表示。
第2章宏观电磁现象的基本规律
2.1.3 电极化强度
（Polarization Vector）
1. 电偶极子和电偶极矩矢量 2. 电介质的极化和电极化强度 3. 电介质中的电场
2-15
《电磁场与电磁波理论》
第2章宏观电磁现象的基本规律
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 。
电磁场与电磁波_第一章.ppt
(x x')2 (y y')2 (z z')2
ey
(x x')2
y y' (y y')2
(z z')2
ez
R
R
z z' (x x')2 (y y')2 (z z')2
续
先证明一个关系：
f (R) ex
xf (R) ey源自yf (R) ez
z
直角坐标系中的矢量公式
任一矢量 A在直角坐标系中可表示为：
A ex Ax ey Ay ez Az
矢量和：
A B ex (Ax Bx ) ey (Ay By ) ez (Az Bz )
矢量点积：
A B AxBx AyBy Az Bz
直角坐标系中的叉积
A B (ex Ax ey Ay ez Az )(exBx eyBy ez Bz )
z) ez
的三个相互正交的坐
分别是 , 和z 增
加的方向，且遵循右手螺旋法 则
e e ez , e ez e
ez e e
坐标单位矢量不一定是常矢量，除了z方向例 外
园柱坐标系单位矢量和直角系单位矢
量的变换关系
e
exc
os
ey
s
in
e ex sin ey cos
或反过来，
ex ey
A(B C) AB AC
矢量的叉积
两个矢量 A 和 B 的叉积 A B 是一
个矢量，它垂直于包含矢量 A 和 B 的
平 确面定，符其合大右A小 手定 法B义 则为(e手n A指AB从BssininA卷，向方B向) 的
根据叉积定义，显然有 A B B A
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
电磁场与电磁波四版二PPT课件
在圆环的中心点上，z = 0，磁感应强度最大，即
*
2.3.2 恒定磁场的散度和旋度
1. 恒定磁场的散度与磁通连续性原理
磁通连续性原理表明：恒定磁场是无源场，磁场线是无起点和 终点的闭合曲线。
恒定场的散度（微分形式）
满足牛顿第三定律
载流回路C2对载流回路C1的作用力
安培力定律
2.3.1 安培力定律 磁感应强度
*
2、磁感应强度
电流在其周围空间中产生磁场，描述磁场分布的基本物理量是磁感应强度 ，单位为T（特斯拉）。
磁场的重要特征是对场中的电流磁场力作用，载流回路C1对载流回路 C2 的作用力是回路 C1中的电流 I1 产生的磁场对回路 C2中的电流 I2 的作用力。
*
*
2.1 电荷守恒定律 2.2 真空中静电场的基本规律 2.3 真空中恒定磁场的基本规律 2.4 媒质的电磁特性 2.5 电磁感应定律 2.6 位移电流 2.7 麦克斯韦方程组 2.8 电磁场的边界条件
本章讨论内容
*
2.1 电荷守恒定律
本节讨论的内容：电荷模型、电流模型、电荷守恒定律
电荷连续分布于体积V内，用电荷体密度来描述其分布
理想化实际带电系统的电荷分布形态分为四种形式： 点电荷、体分布电荷、面分布电荷、线分布电荷
*
若电荷分布在薄层上的情况，当仅考虑薄层外，距薄层的距离要比薄层的厚度大得多处的电场，而不分析和计算该薄层内的电场时，可将该薄层的厚度忽略，认为电荷是面分布。面分布的电荷可用电荷面密度表示。
E
a
( r ≥ a )
（r < a）
*
2.3 真空中恒定磁场的基本规律
1. 安培力定律
安培对电流的磁效应进行了大量的实验研究，在 1821～1825年之间，设计并完成了电流相互作用的精巧实验，得到了电流相互作用力公式，称为安培力定律。
*
2.3.2 恒定磁场的散度和旋度
1. 恒定磁场的散度与磁通连续性原理
磁通连续性原理表明：恒定磁场是无源场，磁场线是无起点和 终点的闭合曲线。
恒定场的散度（微分形式）
满足牛顿第三定律
载流回路C2对载流回路C1的作用力
安培力定律
2.3.1 安培力定律 磁感应强度
*
2、磁感应强度
电流在其周围空间中产生磁场，描述磁场分布的基本物理量是磁感应强度 ，单位为T（特斯拉）。
磁场的重要特征是对场中的电流磁场力作用，载流回路C1对载流回路 C2 的作用力是回路 C1中的电流 I1 产生的磁场对回路 C2中的电流 I2 的作用力。
*
*
2.1 电荷守恒定律 2.2 真空中静电场的基本规律 2.3 真空中恒定磁场的基本规律 2.4 媒质的电磁特性 2.5 电磁感应定律 2.6 位移电流 2.7 麦克斯韦方程组 2.8 电磁场的边界条件
本章讨论内容
*
2.1 电荷守恒定律
本节讨论的内容：电荷模型、电流模型、电荷守恒定律
电荷连续分布于体积V内，用电荷体密度来描述其分布
理想化实际带电系统的电荷分布形态分为四种形式： 点电荷、体分布电荷、面分布电荷、线分布电荷
*
若电荷分布在薄层上的情况，当仅考虑薄层外，距薄层的距离要比薄层的厚度大得多处的电场，而不分析和计算该薄层内的电场时，可将该薄层的厚度忽略，认为电荷是面分布。面分布的电荷可用电荷面密度表示。
E
a
( r ≥ a )
（r < a）
*
2.3 真空中恒定磁场的基本规律
1. 安培力定律
安培对电流的磁效应进行了大量的实验研究，在 1821～1825年之间，设计并完成了电流相互作用的精巧实验，得到了电流相互作用力公式，称为安培力定律。
《电磁场与电磁波》课件103
电导率（S/m） 107 1.46107 3.54107 3.10107 4.55107 5.80107 6.20107 1.5610-3
我们将非静电力对电荷的影响等效为一个非保守电场(也
叫非库仑场)，其电场强度E′只存在于电源内部。在电源外部
只存在由恒定分布的电荷产生的电场，称为库仑场，以E表
示。在电源内部既有库仑场E，也有非保守电场E′，二者方向
相反。为了定量描述电源的特性，引入电动势这个物理量。
其定义是：在电源内部搬运单位正电荷从负极到正极时非静
电力所做的功，用E 表示(见图 3-3)，其数学表达式为
A E ' • d l B
(3-12)
对于恒定电流而言，与之相应的库仑电场E是不随时间变
化的恒定电场，它是由不随时间变化的电荷产生的，因而，其
功率密度，表示为
p lim P EJ E 2
V 0 V
(3-14)
或
p=J·E
(3-15)
此式就是焦耳定律的微分形式。 应该指出，焦耳定律不适应于运流电流。因为对于运流
电流而言，电场力对电荷所做的功转变为电荷的动能，而不 是转变为电荷与晶格碰撞的热能。
3.1.5 恒定电流场的基本方程 我们将电源外部导体中恒定电场的基本方程归纳如下：
比拟法从电容计算极板间的电导。因为电容为
C
q U
E•dS
S 2
E•dl
1
图 3-6 两极板间的电场
式中的面积分是沿正极板进行的，线积分从正极到负极。极 板间的电导为
G I U
D•dS
S 2
E •dl
1
也就是说，恒定电场中的电导G和静电场中的电容C也是对偶 量。如对于线间距为d，线半径为a的平行双导线，周围媒质的 介电常数为ε，电导率为σ，可从其电容
我们将非静电力对电荷的影响等效为一个非保守电场(也
叫非库仑场)，其电场强度E′只存在于电源内部。在电源外部
只存在由恒定分布的电荷产生的电场，称为库仑场，以E表
示。在电源内部既有库仑场E，也有非保守电场E′，二者方向
相反。为了定量描述电源的特性，引入电动势这个物理量。
其定义是：在电源内部搬运单位正电荷从负极到正极时非静
电力所做的功，用E 表示(见图 3-3)，其数学表达式为
A E ' • d l B
(3-12)
对于恒定电流而言，与之相应的库仑电场E是不随时间变
化的恒定电场，它是由不随时间变化的电荷产生的，因而，其
功率密度，表示为
p lim P EJ E 2
V 0 V
(3-14)
或
p=J·E
(3-15)
此式就是焦耳定律的微分形式。 应该指出，焦耳定律不适应于运流电流。因为对于运流
电流而言，电场力对电荷所做的功转变为电荷的动能，而不 是转变为电荷与晶格碰撞的热能。
3.1.5 恒定电流场的基本方程 我们将电源外部导体中恒定电场的基本方程归纳如下：
比拟法从电容计算极板间的电导。因为电容为
C
q U
E•dS
S 2
E•dl
1
图 3-6 两极板间的电场
式中的面积分是沿正极板进行的，线积分从正极到负极。极 板间的电导为
G I U
D•dS
S 2
E •dl
1
也就是说，恒定电场中的电导G和静电场中的电容C也是对偶 量。如对于线间距为d，线半径为a的平行双导线，周围媒质的 介电常数为ε，电导率为σ，可从其电容
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、单质
4、制备 (1)工业制法 液化空气，蒸发。 (2)实验室制法 原理：NH4Cl+NaNO2(饱和)=NaCl+N2↑+2H2O 药品：NH4Cl溶液，饱和亚硝酸钠溶液 装置：液液加热 除杂：干燥
二、单质
收集： 【讨论】为何使用冰盐冷却？A用来何用？加 热前必须怎么做？收集前应如何操作？如何 收集？加热片刻后可以移去酒精灯，为什么？
本质
种类 传播 速度
电磁波
机械波
都是波，都会发生干涉、衍射等现象
都满足关系：v=λf
是一种客观存在的物质
本身不是物质， 是运动形式的传播
是横波
有横波也有纵波
不需介质 传播电磁能及信息
真空中：恒定 介质：取决于介质与频率
需要介质 传播机械能及信息
取决于介质
讨论与交流
从电磁波的特点出发，你认为电磁场是客 观存在的物质吗？
二、单质
磷（红磷、白磷） 1、分子结构：
2、物理性质： 3、化学性质：
4P+5O2=2P2O5 P2O5+H2O(冷)=2HPO3(偏磷酸剧毒) P2O5+3H2O(热)=2H3PO4(无毒) 2P+3Cl2=2PCl3 2P+5Cl2=2PCl5
二、单质
隔绝空气
416℃ 冷却
白磷----→红磷----→升华---→白磷
三、氢化物
4、制备 (1)工业制备 N2+3H2=2NH3(催化剂、加热、加压) (2)实验室制法 原理：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 药品：固体NH4Cl，消石灰(浓氨水、CaO) 装置：固固加热(液固加热) 除杂：干燥
H3
H2O (NH2)2C
CO2 180℃
O
2000atm
NH3•H 2NOH4 CNlH4N O(N3H4)2S ONH4 4H CO3
[+Cu(NH3)4]2 [Ag(NH3)2]+ CaCl2•8NH
3
三、氢化物
NH3+ H2O=NH3•H2O=NH4++OH NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
NH3+H2SO4=NH4HSO4 NH3+H20+CO2=NH4HCO3 4NH3+3O2(纯氧)=2N2+6H2O 4NH3+5O2=4NO+6H2O(催化剂加热) 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl
三、氢化物
2NH3+3CuO=3Cu+N2+H2O 2NH3+Ag+=[Ag(NH3)2]+ 4NH3+Cu2+=[Cu(NH3)4]2+ 8NH3+CaCl2= CaCl2•8NH3 2NH3+CO2=(NH2)2CO+H2O(180℃,2000atm)
法制硝酸的原理，了解硝酸工业尾气的吸收。 比较磷的两种同素异形体的物理性质，掌握磷的重
要的化学性质和用途。
一、氮族元素
二、单质
氮气
1、分子结构： N N
2、物理性质：无色无味稳定气体,难溶于水. 3、化学性质：常温下比较稳定
(1)氧化性：N2+3Mg=Mg3N2(点燃)淡黄 色
N2+3H2=2NH3(催化剂加热) (2)还原性：N2+O2=2NO(放电)
电磁场具有： 1、 能量
2、 动量（与其他物质相互作用） 3、 运动质量
爱因斯坦认为：“在一个现代物理学家看来， 电磁场正和他所坐的椅子一样的实在。”
小结： 一、麦克斯韦电磁理论的两大支柱 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 二、电磁场
三、电磁波及其特点
B、E、v三者两两垂直
氮族元素
元素及其化合物之四
如果将线圈移走，则变化的磁场在该处是否仍 产生电场呢？
讨论与交流
变化的磁场产生的电场与我们熟悉的静电场有何不同？
静电场的电场线是由正电荷 出发，终止于负电荷，是不闭合 的，而变化的磁场产生的电场没 有起点，也没有终点，是闭合的 “涡旋电场”。
讨论与交流
磁现象和电现象有哪些相似之处？
自然界中只有两种电荷（正电荷、负电荷） 自然界中也只有两种磁极（N极、S极）
第二节
电磁场与电磁波
伽利略
牛顿
法拉第 麦克斯韦 伽利略 法拉第
牛顿 麦克斯韦
自然科学之父 力学之父 电学之父 电波之父 铺垫式的人物
集大成式的人物
导体中形成电流的条件是什么？
导体两端有电压， 从而在导体中产生一电场， 电场力作用下自由电荷定向移动，从而形成电流
环中产生了电流，说明了什么？
变化的磁场在环所在处产生了电场
电能生磁（奥斯特）
磁能生电（法拉第）
二、变化的电场产生磁场
猜测：变化的电场是否也能产生磁场呢？
静止的电荷
静电场
电荷运动
电场变化
产生磁场
三、电磁场
振荡的磁场
振Hale Waihona Puke 的磁场变化的磁场与变化的电场 总是相互联系的，形成一个不 可分离的统一的场
——电磁场
四、电磁波
电磁场由其产生区域向远处传播，形成电磁波
麦克斯韦预言
目的
根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，掌握该 族元素的非金属性及其重要性质的递变规律，并和 相邻的氧族、卤素进行比较。
理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质和用途。 根据氨分子的结构特点，掌握氨的性质、制法、用
途，掌握铵盐的特性和检验方法。 比较并掌握氮的两种重要氧化物NO和NO2的性质。 掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化
赫兹实验验证
五、电磁波的特点 1、是__横___波，在垂直传播方向上的振动有__两___个，一个
是__电___场，一个是__磁___场
2、电磁波的频率等于发射电磁波的振荡电路的___________，
在振不荡同介频质率中传播时，其频率不变。
3、在不同介质中其传播速度＿不＿＿同＿＿，在真空中的传播速 度为＿＿3＿×＿10＿8m＿＿/s＿，在同一介质中其速度还与频率有关
4、电磁波的波长：_λ_＝__v_/_f_____，取决于＿＿介＿质＿与＿频＿率＿＿
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
六、电磁波与机械波的比较
联系
260℃ Δ
4、保存：少量白磷保存在水中；红磷密封保存。
三、氢化物
氨气 1、分子结构：
2、物理性质：无色、 有刺激性气味、极 易溶于水、易液化 的气体（1：700）
三、氢化物
3、化学性质： (1)碱性 (2)还原性 (3)络合 (4)其他
三、氢化物
N2
N2H2O
NNHO4Cl
N
N2HC2uO