(共13张PPT)
1.麦克斯韦电磁场理论
英国物理学家麦克斯韦在总结前人对电磁现象研究成果的基础上,建立了完整的电磁场理
论。可定性表述为:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
易混易错 恒定的磁场(电场)不产生电场(磁场);均匀变化的磁场(电场)产生恒定的电场(磁
场);交变的磁场(电场)产生同频率的交变电场(磁场)。
必备知识 清单破
2 电磁场与电磁波
知识点 1 电磁场
2.麦克斯韦对电磁波的预言
如果在空间某区域有周期性变化的电场,就会在周围引起变化的磁场,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。
1.电磁波是横波,在传播方向上的任一点电场强度E和磁感应强度B相互垂直且均与波的传播
方向垂直。
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c相同。
3.电磁波具有波的共性,和机械波一样,能发生反射、折射、干涉、衍射等现象,也是传播能
量的一种形式。
4.电磁波的传播速度v=λf,同一种电磁波在不同介质中传播时,频率不变,波速、波长发生改
变;不同频率的电磁波在同一种介质中传播,波速不同。
5.电场储存电场能,磁场储存磁场能,电磁场储存电磁能。电磁波的发射过程就是辐射能量的
过程。
知识点 2 电磁波
知识辨析
1.麦克斯韦基于什么现象提出了“变化的磁场产生电场”这一假设
2.运动的电荷是不是只会在空间产生电场
3.同一种电磁波在任何介质中传播速度都相同,都等于光速c,这句话正确吗
4.如图所示为某电场的电场强度随时间变化的图像,那么,该变化的电场能否在空间产生电磁
波
一语破的
1.电磁感应现象。
2.电荷运动时,周围空间各点的电场强度将发生变化,在空间还会产生磁场。
3.错误。同一种电磁波在不同的介质中传播速度不相同,在真空中的传播速度才等于光
速c。
4.不能。电场均匀变化,产生的磁场恒定不变,故不会在空间产生电磁波。
1.电磁场和电磁波的产生
如果在空间某区域有周期性变化的电场,就会在周围引起变化的磁场,变化的磁场又在它周
围空间引起变化的电场——变化的电场和磁场总是相互联系的,形成不可分割的统一体,这
就是电磁场。电磁场由近及远地向周围传播,形成电磁波。
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
关键能力 定点破
定点 1 电磁波的产生
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电
场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁
场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的
电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的
磁场
3.对电磁波的理解
(1)电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播。在真空中,不同频率的电磁波传播速度是相
同的(都等于光速)。
(2)不同频率的电磁波在同一种介质中传播的速度是不同的,频率越高,速度越小。
定点 2 电磁波与机械波的比较
电磁波 机械波
研究对象 电磁现象 力学现象
周期性变化的 物理量 电场强度E和磁感应强度B随
时间和空间做周期性变化 位移随时间和空间做周期性
变化
传播 传播无须介质,在真空中波速
总等于c,在介质中传播时,波
速与介质及频率都有关系 传播需要介质,波速与介质有
关,与频率无关
产生 由周期性变化的电流(电磁振
荡)激发 由质点(波源)的振动产生
干涉 可以发生 可以发生
衍射 可以发生 可以发生
是否为横波 是横波 可以是横波,也可以是纵波
典例 关于电磁波,下列说法错误的是 ( )
A.电磁波在真空中的传播速度【1】与电磁波的频率无关
B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
C.电磁波在真空中传播【2】时,其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直
D.机械波与电磁波【3】本质上是一致的,都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
典例
D
信息提取 【1】电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s。
【2】电磁波是横波,电场强度和磁感应强度的方向均与波的传播方向垂直。
【3】机械波与电磁波产生机理不同。
思路点拨 电磁波的产生过程是周期性变化的电场、磁场相互激发,形成统一的电磁场【4】
的过程。电磁波的传播不需要介质,在真空中的传播速度是不变的,与频率无关【5】。机械波
由机械振动产生,传播需要介质【6】。
解析 电磁波在真空中的传播速度为3.0×108 m/s,与电磁波的频率无关,A说法正确(由【1】、
【5】得到);周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场又产生周期性变
化的电场,它们相互激发向周围传播,就形成了电磁波,B说法正确(由【4】得到);电磁波是横波,
电场强度和磁感应强度的方向均与波的传播方向垂直,C说法正确;波都能产生反射、折射、干
涉和衍射现象,但机械波是质点(波源)的振动形式在介质中传播,电磁波是由周期性变化的电
流(电磁振荡)激发的,它们的本质不同,故D说法错误(由【3】、【6】得到)。故选D。第四章 电磁振荡与电磁波
2 电磁场与电磁波
基础过关练
题组一 电磁场
1.关于麦克斯韦的电磁场理论,下列说法正确的是 ( )
A.电场一定产生磁场
B.磁场一定产生电场
C.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
D.变化的电场产生磁场
2.19世纪60年代,麦克斯韦建立了电磁场理论,按照该理论,以下情形中不能产生磁场的是 ( )
A.交变电场 B.运动中的电荷
C.静止的电荷 D.恒定电流
3.根据麦克斯韦电磁场理论判断,如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中,错误的是 ( )
4.如图所示的四种变化电场,能发射电磁波的是 ( )
题组二 电磁波
5.(教材习题改编)我们通常听到的声音是靠声波来传播的,而手机接收的是电磁波。下列关于声波和电磁波的说法中正确的是 ( )
A.声波和电磁波都能产生反射和折射现象
B.声波和电磁波都能在真空中传播
C.声波能发生多普勒效应,而电磁波不能
D.声波可以传递能量,电磁波无法传递能量
6.所谓5G是指第五代移动通信技术,采用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波。第四代移动通信技术4G,其频段范围是1 880 MHz~2 635 MHz。5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bit per second的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是 ( )
A.4G信号和5G信号都是纵波
B.4G信号更容易发生衍射现象
C.4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D.5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
7.如图所示,神十六、神十七两个乘组“太空会师”,航天员能与地面工作人员保持实时联络,直播画面通过电磁波传送到地面。下列关于电磁波的说法正确的是 ( )
A.电磁波传播过程中,电场和磁场不是独立存在的
B.电磁波在不同介质中的传播速度大小都相同
C.电磁波不能发生衍射现象
D.太空中航天员讲话时画面与声音同步,说明电磁波与声波具有相同的传播速度
答案与分层梯度式解析
第四章 电磁振荡与电磁波
2 电磁场与电磁波
基础过关练
1.D 根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场才能产生磁场,变化的磁场才能产生电场(易错点),A、B错误,D正确;均匀变化的磁场将产生恒定的电场,C错误。
2.C 根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场产生磁场,所以交变电场能产生磁场,运动的电荷也能产生磁场,恒定电流也能产生磁场,静止的电荷不能产生磁场,选项C正确。
3.C 稳定的电场不能产生磁场,故A正确;均匀变化的磁场产生稳定的电场,故B正确;周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场,产生的电场的电场强度与磁场的磁感应强度的变化率成正比,故C错误,D正确。本题选错误的,故选C。
4.D 图A是稳定的电场,不能产生磁场,更不能产生电磁波;图B与图C是均匀变化的电场,产生恒定的磁场,也不能产生电磁波;图D是周期性变化的电场,会产生同频率周期性变化的磁场,能形成电磁场,向外发射电磁波,选项D正确,A、B、C错误。
5.A 声波和电磁波都有波的一切特性,比如,都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象,故A正确;电磁波可在真空中传播,声波只能在介质中传播,故B错误;电磁波和声波均可发生多普勒效应,故C错误;声波和电磁波都可以传递能量,故D错误。
归纳总结 (1)尽管电磁波与机械波在产生方式、传播途径、波的形成及波速上有显著的不同,但它们都是波,都具有波动性。(2)电磁波的特性与光相似,可以类比光的特性理解电磁波。
6.B 电磁波均为横波,选项A错误;因5G信号的频率更高,则波长较小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,选项B正确;两种不同频率的波不能发生干涉,选项C错误;任何电磁波在真空中的传播速度相同,均等于光速,选项D错误。
7.A 电磁波传播过程中,电场和磁场是相互关联、相互联系的,不是独立存在的,故A正确;电磁波在真空中的传播速度均等于光速,同一种电磁波在不同的介质中传播速度不同(易错点),故B错误;电磁波具有波的特性,可以发生衍射现象,故C错误;太空中航天员讲话时画面与声音信号都是通过电磁波传播到地面的,所以画面和声音同步,不能说明电磁波与声波具有相同的传播速度,故D错误。
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