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§2 电磁场与电磁波
第四章 电磁振荡与电磁波
高中物理(人教版2019)选择性必修第二册
CONTENTS
新课引入
01.
电磁场
02.
电磁波
03.
PART 01
新课引入
电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？
思考与讨论
奥斯特——电流的磁效应
法拉第—电磁感应现象
麦克斯韦—完整电磁理论体系
对电和磁的认知过程
PART 02
电磁场
1.变化的磁场产生电场
变化的磁场产生电场
麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，闭合电路中的自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
电磁场
2．变化的电场产生磁场
麦克斯韦提出假设：变化的电场就像运动的电荷，也在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
变化的电场产生磁场
电磁场
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。
电磁场
PART 03
电磁波
1.电磁波的产生：
非均匀变
化的磁场
变化电场
若是均匀变化
稳定磁场
不再激发
若非均匀变化
变化磁场
若是均匀变化
稳定电场
若非均匀变化
激发
激发
激发
激发
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“感应”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波
(1)电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波，无需介质。
(2)电磁波在真空中传播的速度是光速。光是电磁波的一种。
(3)电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。
电磁波是横波。
(4)电磁波是一种物质，具有能量。具有干涉、衍射现象。
2.电磁波的特点：
电磁波
3.电磁波与机械波：
机械波 电磁波
研究对象 力学现象 电磁现象
周期性 位移随时间和空间做周期性变化 电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化
传播情况 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关 传播无需介质，在真空中波速总等于光速c，在介质中传播时，波速与介质和频率都有关
电磁波
3.电磁波与机械波：
产生机理 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
是否横波 可以是 是
是否纵波 可以是 否
干涉现象 满足干涉条件时均能发生干涉现象 衍射现象 满足衍射条件时均能发生明显衍射 电磁波
5.赫兹的电火花
赫兹证实电磁波的存在
（1）赫兹实验原理图（如图所示）
电磁波
电磁波
（2）试验现象：
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。
（3）现象解释：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生了一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。
电磁波
（4）实验结论：赫兹实验证实了电磁波的存在。
（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。
电磁波
PART 04
课堂练习
1．关于电磁波，下列叙述正确的是（　　）A．电磁波在真空中的传播速度远小于真空中的光速B．电磁波可以发生反射现象C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播D．随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息
课堂练习
01
B
课堂练习
01
【答案】B【详解】A．电磁波在真空中的传播速度等于真空中的光速，故A错误；B．电磁波属于波的一种，能够发生反射等波特有的现象，故B正确；CD．电磁波能在真空中传播，而机械波依赖于介质传播，不能在真空中传播，故CD错误。故选B。
2．关于电磁波的下列说法中正确的是（　　）A．电场和磁场总是相互联系的，从而产生电磁波B．电磁波传播需要介质C．电磁波的传播速度是3×108m/sD．电磁波是一种物质，可在真空中传播
课堂练习
02
D
课堂练习
02
【答案】D【详解】A．变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，周期性变化的电场和磁场会产生电磁波，故A错误；BD．电磁波是一种物质，可在真空中传播，不需要介质，故B错误，D正确；C．电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故C错误；故选D。
3．下列关于磁场、电场及电磁波的说法中正确的是（　　）A．均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的电场B．只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波C．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在D．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
课堂练习
03
B
课堂练习
03
【答案】B【详解】A．均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，故A错误；B．只有空间某个区域有振荡变化的电场或磁场，才能产生电磁波，故B正确；C．电磁波最早由麦克斯韦预测，由赫兹通过实验证实，故C错误；D．均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不会产生电磁波，故D错误。故选B。
4．一束持续电子流在电场力作用下做匀加速直线运动，则在其周围的空间中（　　）A．产生稳定的磁场B．产生变化的磁场C．所产生的磁场又可产生电场D．产生的磁场和电场形成电磁波
课堂练习
04
A
课堂练习
04
【答案】A【详解】因持续的电子流被加速，虽然速度在增大，但是以任一截面为研究对象，在相等的时间内通过的电荷量相等，形成的电流是不变的，所以产生了稳定的磁场，稳定的磁场不能产生电场。故选A。
谢谢聆听

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