4.2 电磁场与电磁波 课件（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 4.2 电磁场与电磁波 课件（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 130.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-30 22:04:13 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
2 电磁场与电磁波
第四章 电磁振荡和电磁波
新课导入
牛顿盖了一座房子，人类可以遮风避雨了，麦克斯韦看了看，觉得生活不太方便，顺手就把电线接进来了，于是“楼上楼下，电灯电话”，我们的小日子就过起来了。后来爱因斯坦、普朗克、玻尔等发现地基不牢固，就把地基给挖了，不过电线还留着呢啊。这个比方打完，是不是觉得麦克斯韦很伟大了啊。但是麦克斯韦伟大在何处呢？
一、电磁场
1.两个假设
①变化的磁场产生电场
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。
②变化的电场产生磁场
麦克斯韦大胆地假设：变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场，如图所示。
这一个假设没有直接的实验基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更有创造性。
根据麦克斯韦上述两个观点可以得出，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。如果在空间某域中有周期性变化的电场，就会在周围引起周期性变化的磁场；变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
B
B
E
E
E
E
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
(1) 恒定的电场不产生磁场；
(2) 恒定的磁场不产生电场；
(3) 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；
(4) 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；
如图所示，2020年1月18日，嫦娥四号着陆器于22时受光照成功自主唤醒，进入第十四月昼，并不断向控制中心发来图片。请问嫦娥四号发给地面控制中心的信息是通过机械波传播的还是通过电磁波传播的 为什么
提示：电磁波。因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播。
二、电磁波
1.电场波的传播
机械波的传播需要依靠传播介质， 电磁波则不需要任何介质，在真快中也能传播，这是有电磁波的性质决定的 。因为电磁波的传播是考电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。
麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波！他说：“我们有充分的理由断定，光本身是……按电磁波规律传播的一种电磁振动。”。
根据麦克斯韦的电磁理论，电磁波在真空中传播时，电场强度E、磁感应强度B、传播速度三个量相互垂直。
做正弦变化的电场或磁场所引起的电磁波在某一时刻的图像
2.赫兹实验
实验装置：
赫兹验证电磁波实验
实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
实验原理：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
实验的重要意义
证实了电磁波的存在；
为以后的一系列实验打下基础，并且测量了电磁波的速度；
为无线电技术发展开拓了基础。
3.电磁波的特点
(1) 电磁波是横波；
(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，
即v真空＝c＝3.0×108 m/s；
(3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象，电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象，电磁波也是传播能量的一种形式；
(4)电磁波的频率为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关。
4.电磁场的物质性
电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。
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.振荡的电场在周围空间一定产生同频率振荡的磁场
D
随堂练习
2.关于电磁波的特点，下列说法中不正确的是( )
A.电磁波中电场和磁场互相垂直，电磁波沿二者垂直的方向传播
B.电磁波是横波
C.电磁波传播不需要介质
D.电磁波不具有干涉和衍射现象
D
3.(多选)关于电磁波与声波相比较，下列说法正确的是( )
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入玻璃时，电磁波速度变小，声波速度变大
C.由空气进入玻璃时，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的，与频率无关
ABC
4.抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109 Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
D
2 电磁场与电磁波
第四章 电磁振荡和电磁波
新课导入
牛顿盖了一座房子，人类可以遮风避雨了，麦克斯韦看了看，觉得生活不太方便，顺手就把电线接进来了，于是“楼上楼下，电灯电话”，我们的小日子就过起来了。后来爱因斯坦、普朗克、玻尔等发现地基不牢固，就把地基给挖了，不过电线还留着呢啊。这个比方打完，是不是觉得麦克斯韦很伟大了啊。但是麦克斯韦伟大在何处呢？
一、电磁场
1.两个假设
①变化的磁场产生电场
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。
②变化的电场产生磁场
麦克斯韦大胆地假设：变化的电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场，如图所示。
这一个假设没有直接的实验基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更有创造性。
根据麦克斯韦上述两个观点可以得出，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。如果在空间某域中有周期性变化的电场，就会在周围引起周期性变化的磁场；变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
B
B
E
E
E
E
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
(1) 恒定的电场不产生磁场；
(2) 恒定的磁场不产生电场；
(3) 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；
(4) 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；
如图所示，2020年1月18日，嫦娥四号着陆器于22时受光照成功自主唤醒，进入第十四月昼，并不断向控制中心发来图片。请问嫦娥四号发给地面控制中心的信息是通过机械波传播的还是通过电磁波传播的 为什么
提示：电磁波。因为机械波的传播离不开介质，而电磁波可以在真空中传播。
二、电磁波
1.电场波的传播
机械波的传播需要依靠传播介质， 电磁波则不需要任何介质，在真快中也能传播，这是有电磁波的性质决定的 。因为电磁波的传播是考电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。
麦克斯韦从理论上预见，电磁波在真空中的传播速度等于光速c，由此，麦克斯韦预言了光是电磁波！他说：“我们有充分的理由断定，光本身是……按电磁波规律传播的一种电磁振动。”。
根据麦克斯韦的电磁理论，电磁波在真空中传播时，电场强度E、磁感应强度B、传播速度三个量相互垂直。
做正弦变化的电场或磁场所引起的电磁波在某一时刻的图像
2.赫兹实验
实验装置：
赫兹验证电磁波实验
实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。
实验原理：当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。
实验的重要意义
证实了电磁波的存在；
为以后的一系列实验打下基础，并且测量了电磁波的速度；
为无线电技术发展开拓了基础。
3.电磁波的特点
(1) 电磁波是横波；
(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度跟光速相同，
即v真空＝c＝3.0×108 m/s；
(3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象，电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象，电磁波也是传播能量的一种形式；
(4)电磁波的频率为电磁振荡的频率，由波源决定，与介质无关。
4.电磁场的物质性
电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程，传播过程就是能量传播的过程。
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.振荡的电场在周围空间一定产生同频率振荡的磁场
D
随堂练习
2.关于电磁波的特点，下列说法中不正确的是( )
A.电磁波中电场和磁场互相垂直，电磁波沿二者垂直的方向传播
B.电磁波是横波
C.电磁波传播不需要介质
D.电磁波不具有干涉和衍射现象
D
3.(多选)关于电磁波与声波相比较，下列说法正确的是( )
A.电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质
B.由空气进入玻璃时，电磁波速度变小，声波速度变大
C.由空气进入玻璃时，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的，与频率无关
ABC
4.抗击新型冠状病毒肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109 Hz，则( )
A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B．5G信号是横波，4G信号是纵波
C．空间中的5G信号和4G信号会产生干涉现象
D．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
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