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- 2021-07-09 发布
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第一节 电磁波
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练
第
一
节
电
磁
波
§ ●知识导航
§ 生活中的许多现象表明,我们周围存在着电磁
波,如电话机、手机、通讯卫星等工具的信息
传播都是靠电磁波进行传递的,电磁波的存在,
使当代人“顺风耳,千里眼”的梦想成为了现
实.
§ 本章主要对电磁波的发现及应用做了详细的介
绍.第一节介绍电磁理论的提出及产生,从此,
人类的生活进入了一个新的时代;第二节讲电
磁振荡及LC电路的周期及频率,让我们了解电
磁波产生的原理;第三、四节讲电磁波在社会
生活、科技等领域中的应用.
§ 本章的重点是电磁振荡,难点和核心是麦
克斯韦的电磁场理论.
§ ●学法指导
§ 本章是电磁学部分的基础应用,且本章所讲多
为理论知识,理解起来较为繁琐,在学习时,
一定要与机械振动、机械波对应地进行比较,
注意它们的共性和区别,要学习麦克斯韦在建
立电磁场理论的过程中,根据电与磁的对称性,
跟变化的磁场产生电场类比,提出变化的电场
产生磁场这一科学预言的研究方法.另外我们
还应从实际应用中多加学习、多加了解电磁
波.
§ ●考纲须知
内 容 要求
变化的磁场产生电场,变化的电
场产生磁场,电磁波及其传播
Ⅰ
电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ
电磁波谱 Ⅰ
※
了解电与磁的关系,知道
电磁波的概念
※
知道电磁波的产生条件和
传播速度
※
了解电磁波的发现过程和
物理学史
§ 当我们看到东方明珠电视塔、卫星接收天
线、从电视中欣赏到“神舟”七号飞船的
发射过程和“嫦娥一号”传回的月球高清
晰度图片,以及用手机同远方的亲友通话
时,我们都会感到电磁波的神奇!你是否
知道电磁波是怎样发现的?
§ 1.1886年,人类第一次主动地发射、接收 .
§ 2.麦克斯韦电磁理论为: ;
,电磁波在真空的传播速度为 ,
电磁波的传播不需 .
§ 3.1866年, 用实验证明了麦克斯韦预言的
正确性,第一次发现了 .他还通过实验观察到
了电磁波的 和衍射等
现象.通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的
.
电磁波
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场 光速
介质
赫兹
电磁波
反射、折射、干涉、偏振
速度c
§ (1)电磁场理论的核心之一:变化的磁场产
生电场.
§ (2)电磁场理论的核心之二:变化的电场产
生磁场.
§ (3)麦克斯韦电磁波理论的理解
§ ①恒定的电场不产生磁场.
§ ②恒定的磁场不产生电场.
§ ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的
电场.
§ ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的
磁场.
§ ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场.
§ ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场.
§ (4)电磁场
§ 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,
形成不可分割的统一体,这就是电磁场.
§ 特别提醒:
§ ①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.
§ ②在变化的磁场中所产生的电场的电场线
是闭合的,而静电场中的电场线是不闭合
的.
§ ③有单独存在的静电场,也有单独存在的
静磁场,但没有静止的电磁场.
§ 实验装置如图所示,当穿过螺线管的磁场
随时间变化时,上面的线圈中产生感应电
流,使灯泡发光.
§ 讨论:①如果用不导电的塑料线绕制线圈,
线圈中还有电流、电场吗?
§ ②想像线圈不存在时,线圈所在处的空间
还有电场吗?
§ 答案:①有电场,无电流 ②有
§ (1)电磁波的产生
§ 变化的电场和变化的磁场总是交替产生,
并且由发生的区域向周围空间传播,电磁
场由发生区域向远处的传播就是电磁波.
§ (2)电磁波的特点
§ ①电磁波是横波,在传播方向上的任一点
E和B随时间做正弦规律变化,E与B彼此
垂直且与传播方向垂直.
§ ②电磁波的传播不需要介质,在真空中的
电磁波的传播速度跟光速相同,即c=
3.00×108m/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.
§ (3)电磁波的波速、波长与频率的关系
§ 说明:①同一种电磁波在不同介质中传播
时,频率不变(频率由波源决定),波速、
波长发生改变.在介质中的速度都比真空
中速度小.
§ ②不同电磁波在同一种介质中传播时,传
播速度不同,频率越高波速越小,频率越
低波速越大.
§ (4)电磁波的实验证明
§ 1886年,赫兹用实验证明了麦克斯韦预言
的正确性,第一次发现了电磁波.
§ ①赫兹的实验装置,如图所示
§ ②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火
花.
§ ③现象分析:当感应圈使得与它相连的两
个金属球间产生电火花时,空间出现了迅
速变化的电磁场.这种电磁场以电磁波的
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.
机械波 电磁波
对象 研究力学现象 研究电磁现象
周期性变化
的物理量
位移随时间和空间
做周期性变化
电场E和磁感应强度B随时间
和空间做周期性变化
传播
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
总是c,在介质中传播时,
波速与介质及频率都有关
系
产生
由质点(波源)的振
动产生
由周期性变化的电流(电磁振
荡)激发
联系
都具有波的一切特性,例如干涉、衍射、反射、折
射等性质,它们的波速、波长与频率的关系都
是v=fλ,都能传播能量.
§ (2009·北京)类比是一种有效的学习方法,通过
归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效
率.在类比过程中,既要找出共同之处,又要
抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行
类比,总结出下列内容,其中不正确的是
( )
§ A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,
对电磁波也适用
§ B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
§ C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波
可以在真空中传播
§ D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波
只有纵波
§ 答案:D
§ 解析:电磁波是电磁场传播形成的.在传
播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感
应强度B的方向都与波的传播方向垂直,
所以电磁波应为横波.故选D.
§ 关于电磁场理论,下列说法中正确的是
( )
§ 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,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.周期性变化的电场周围一定产生周期
性的磁场
§ 解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,只有
变化的电场才产生磁场,均匀变化的电场
产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生
变化的磁场.
§ 答案:D
§ 点评:在理解麦克斯韦的电磁场理论时,
要注意静电场不产生磁场,静磁场也不产
生电场.还要注意根据电场(或磁场)的变
化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或
电场).
§ (2010·湖北黄冈中学高二检测)根据麦克斯
韦电磁场理论,下列说法中正确的是
( )
§ A.变化的电场一定产生变化的磁场
§ B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的
磁场
§ C.稳定的电场一定产生稳定的磁场
§ D.周期性变化的电场一定产生同频率的
周期性变化的磁场
§ 答案:D
§ 电磁波与声波比较,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.由空气进入水中时,电磁波速度变小,
声波速度变大
§ C.由空气进入水中时,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,与频率无关
§ 答案:ABC
§ 点评:电磁波是电磁现象,声波是机械波,是
力学现象,两者都具有波的特性干涉、衍射等,
但它们具有本质的不同,如声波的传播依赖于
介质的存在,但电磁波的传播则不需要介质.
§ 以下关于机械波与电磁波的说法中,正确
的是( )
§ A.机械波与电磁波,本质上是一致的
§ B.机械波的波速只与介质有关,而电磁
波在介质中的波速,不仅与介质有关,而
且与电磁波的频率有关
§ C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是
横波
§ D.它们都可发生干涉、衍射现象
§ 答案:BCD
§ 解析:机械波与电磁波产生的根源不
同.产生的本质不同,A错误.B、C、D正
确.
§ (物理与日常生活)高压线向远方输送着
大量电能,如果居民的房屋在高压线下边
不远处,对人会有影响吗?
§ 解析:高压线中通过的是三相交流电,每
相电流都是按正弦规律变化的交变电流,
这就满足了产生电磁场的条件,如果人长
期处在较强电磁场中会受到电磁场的影
响.在变压电站的工作人员都有电磁辐射
费,这也说明电磁辐射对人体会产生不好
的作用.
§ 点评:类似的情况还有手机,手机在通话
时会在人头部形式较强电磁场,这会对人
体健康产生一定影响,手机在接通的那一
瞬间激发的电磁场是很强的,所以最好等
手机接通后才放到耳朵旁边或者使用免提
功能.
§ 手机A的号码为12345670002,手机B的号码为
12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响
声并且显示屏上显示A的号码为12345670002.若
手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨叫手机
A,则 ( )
§ A.发出响声,并显示B的号码为12345670008
§ B.不发出响声,但显示B的号码为12345670008
§ C . 不 发 出 响 声 , 但 显 示 B 的 号 码 为
12345670002
§ D.即不发出响 声,也不显示号码
§ 答案:B
§ 解析:电磁波可以在真空中传播,而声波
传播则需要介质,当手机B拨打手机A时(A
置于一透明真空罩中),A能显示B的号码,
不能发出响声,即B正确.
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