第四章 第二节 电磁场与电磁波-高中物理同步备课学案（人教版选择性必修第二册）.docx

第2节电磁场与电磁波

知识点归纳

知识点一、电磁场和电磁波

1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设

(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图所示)．

(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图所示)．

eq\o(\a\al(变化的磁场在其,周围空间产生电场))eq\o(\a\al(变化的电场在其周,围空间产生磁场))

2．电磁场：变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．

3．电磁波

(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．

(2)电磁波的特点：

①电磁波是横波，电磁波在空间传播不需要介质；

②电磁波的波长、频率、波速的关系：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3.0×108m/s.

(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．

4．赫兹的电火花

(1)赫兹实验的分析：和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花．这个导线环实际上是电磁波的检测器．

结论：赫兹实验证实了电磁波的存在，检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性．

(2)赫兹的其他成果：赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象．测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论．

知识点二、机械波与电磁波的比较

1．对麦克斯韦电磁场理论的理解

恒定的电场不产生磁场

恒定的磁场不产生电场

均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场

均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场

不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场

不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场

振荡电场产生同频率的振荡磁场

振荡磁场产生同频率的振荡电场

3.机械波与电磁波的比较

机械波

电磁波

研究对象

力学现象

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

电场强度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

干涉

可以发生

可以发生

衍射

可以发生

可以发生

横波

可以是

是

纵波

可以是

不是

典例分析

一、电磁场和电磁波

例1关于电磁场理论的叙述正确的是()

A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场

C．电场和磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场

D．电荷的周围一定有电场，也一定有磁场

解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合电路时，电路中有电流；若无闭合电路电场仍然存在，A对。若要形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错。

答案AB

二、电磁波和机械波

例2梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()

A．是横波

B．不能在真空中传播

C．只能沿着梳子摇动的方向传播

D．在空气中的传播速度约为3×108m/s

解析电磁波传播方向与电磁场方向垂直，是横波，A项正确；电磁波传播不需要介质，可以在真空中传播，B项错误；电磁波可以朝任意方向传播，C项错误；电磁波在空气中的传播速度接近光速，D项正确。

答案AD

自我检测

1．某电路中电场随时间变化的图象有如图所示几种情况，能发射电磁波的电场是()

解析图A是稳定的电场，不能产生磁场，图B与图C是均匀变化的电场，产生恒定不变的磁场，也不能形成电磁波；图D是按正弦函数规律周期性变化的电场，会产生同频率的周期性变化的磁场，能形成电磁场，向外发射电磁波。故应选D。

答案D

2．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法正确的是()

A．变化的电场一定能产生磁场

B．变化的磁场一定能产生变化的电场

C．恒定的电场一定能产生恒定的磁场

D．恒定的电场一定能产生恒定的电场

解析变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，A正确，B错误；恒定的电(磁)场，不能产生磁(电)场，C、D错误。

答案A

3．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

解析电磁波可以在真空中传播，而声波传