电磁波和传感器(A级)
电磁波和传感器
考试要求
内容 基本要求 略高要求
较高要求
电磁波的产生
麦克斯韦电磁理论
LC 振荡电路
电磁波的发射
无线电波的发射、接收；电视信号的发
射、接收
传感器 传感器的简单应用
传感器的工作原理
框架
知识点1 电磁波的发现 1．电磁波的发现
麦克斯韦从电磁场理论出发，运用了较为深奥的数学工具，得到了描述电磁场特性的规律，并预言了电磁波的存在．10年后，他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言，发射并接收了电磁波，从而开创了无线电技术的新时代． 2．麦克斯韦的理论
要点一：变化的磁场产生电场
麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关． 要点二：变化的电场产生磁场
我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系．经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场．
这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化．
比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板间周期性变化着的电场周围也要产生磁场． 3．电磁波的特点：
①是横波；
②是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）； ③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性；
④波速公式c f λ=（c 为真空中速度，电磁波在真空中速度等于光速8310m /s c =?）．
4．电磁波谱
波段 波长/m 产生机理 来源 主要用途
无线电
波 长、
中、短波 431010?~ 自由电子振荡 振荡电路
超远程无线电通讯、导航、广播、电报 微波
31010-~
电视、雷达、导航、微波炉
红外线 261010--~ 外层电子受激发
一切物体
①热作用：烤箱，红外体温计②红外摄影：远距离和高空摄影③红外遥感：探测地热、火情、预告台风 可见光
6
7
1010--~
光源
照明、光合作用
紫外线 781010-
-~
一切高温
物体
①化学作用 ②荧光作用③杀菌作用 ④生理作用
X 射线 8101010--~
内层电子受激发 高速电流射
到金属上
①穿透本领：透视、检查砂眼、裂纹②对生命物质有较强作用 γ射线 1010-<
原子核受激发 放射性物
质
①破坏生命物质，摧毁病变细胞②穿透能力较强
5．电磁波与机械波的比较
机械波：机械波属于力学现象，它传播时需要介质，在介质中的传播速度由介质决定，它与机械波的频率无关．机械波不能在真空中传播，机械波在传播的过程中，质点的位移随时间和空间周期性变化．
电磁波：电磁波属于电磁现象，它的传播不需要介质，它本身就是一种物质．电磁波可以在真空中传播，传播速度是光速c =8310m s ?．电磁波在传播过程中，其电场、磁场随时间和空间周期性的变化．
机械波与电磁波都有反射、折射、干涉、衍射现象． 6．总结、扩展
麦克斯韦的电磁场理论三点
（1）变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．
（2）均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相
等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．
（3）不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场
（4）振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场． （5）变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围
空间传播这就是电磁波．
知识点2 电磁振荡
1．大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫做振荡电流，产生振荡电流的电路叫做振荡电路．图中， 当开关置于线圈一侧时，由线圈 和电容器 组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为振荡电路． 2．振荡电流的产生
当开关掷向线圈的一瞬间（图甲①），也就是电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷最多．从场的观点来看，此时电
容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．到放电完毕时，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值（图甲②）．在这个过程中，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能．在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能．电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为零，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小．由于电流在继续流动，电容器在与原来相反的方向重新充电，电容器两极板带上相反的电荷，并且电荷逐渐增多．到反方向充电完毕的瞬间，电流减小为零，电容器极板上的电荷量达到最大值（图甲③）．在这个过程中，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能．到反方向充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能．此后电容器再放电、再充电（图甲④⑤）．这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流．在这个过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场场度、线圈里的磁感应强度，都在周期性地变化着．这种现象就是电磁振荡．在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化．图乙、丙表示电路中的电流i和电容器极板上的电荷量q周期性变化的情况．
①②③④⑤
甲电磁振荡过程
乙电流的周期性变化（以图甲中顺时针方向电流为正）
①②③④⑤
丙电容器极板上电荷量的周期性变化（q为图甲中上面极板的电荷量）
3．无阻尼振荡和阻尼振荡
（1）振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅（
I）将不变，如图所示，叫做无阻尼振荡（或
m
等幅振荡）
（2）阻尼振荡，任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流i 的振幅逐渐减小，如图所示，这叫做阻
尼振荡（或叫减幅振荡），如果用振荡器周期性地给振荡电路补充能量，就可以保持等幅振荡，这类似于受迫振动．
4．电磁振动的周期和频率
周期公式2T LC π= 频率公式1f T
=
LC 振荡电路的周期公式，频率公式要理解其物理含义，它只由电路本身的特性（L 、C 值）决定，所
以叫做固有周期和固有频率，应用中，通过改变LC 回路中的电感L 或电容C ，周期和频率也随之改变，满足各种需要．
知识点3 无线电波的发射和接收、电视和雷达 1．无线电波的发射 （1）发射电磁波的条件
第一，要有足够高的频率；第二，电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间． （2）发射电磁波是利用它传播某种信号，因此必须进行调制．所谓调制，就是要把传播的信号加在电磁
波上的过程，有调幅和调频两种方式． 2．无线电波的接收
无线电波的接收过程是：调谐电路利用电谐振的原理接收所需的电磁波，再通过检波器检波得到电磁波所携带的信号．
（1）当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现
象叫电谐振．
（2）使接收电路产生电谐振的过程叫调谐．
（3）从接收到的高频电路中“检出”所携带信号的过程叫检波，也叫解调，它是调制的逆过程． 3．电视的基本原理
在电视发射端，由摄像管摄取景物并将反射的光转变为电信号的过程就叫摄像，这个过程由摄像管完成．在电视接收端，由电视接收机的显像管把电信号还原成景物的像，这一过程中要进行调谐、检波等过程．电视信号的传播主要通过无线传播． 4．雷达的基本原理
雷达是用电磁波来判定物体位置的电子设备．雷达向某一方向发射电磁波时，在显示器的荧光屏上呈现发射的尖形波，无线电波遇到障碍物反射回来，被雷达接收，在显示器的荧光屏上出现第二个尖形波，根据两个尖形波的距离，可得到障碍物到雷达的距离，再根据发射电磁波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置．利用多普勒效应可测出移动物体的速度．雷达是利用电磁波的微波段工作的．
例题
【例1】下列关于电磁波的叙述中，正确的是（）
A．电磁波是由电磁场由发生区域向远处传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为8
3.010m/s
c=?
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．电磁波不能产生干涉和衍射现象
【例2】关于机械波和电磁波，下列说法中错误的是（）
A．机械波和电磁波都可以在真空中传播
B．机械波和电磁波都可以传递能量
C．波长、频率和波速间的关系，即v fλ
=对机械波和电磁波都适用
D．机械波和电磁波都能发生干涉和衍射现象
【例3】关于电磁场和电磁波，说法正确的是（）
A．只有不均匀变化的磁场，才能在其周围空间产生电场
B．电磁波的频率等于激起电磁波的振荡电流的频率
C．电磁波能脱离电荷而独立存在
D．电磁波的传播速度一定是8
?
310m/s
【例4】某电磁波从真空进入介质后，发生变化的物理量有（）
A．频率
B．波速和频率
C．波长和波速
D．频率和能量
【例5】根据麦克斯韦电磁理论，下述正确的是（）
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．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
【例6】在如图所示的四个电场与时间的关系图象中，不能产生磁场的是图_______，能产生稳定磁场的图是________，能产生电磁波的是图__________．
【例7】关于电磁振荡电磁波，下列说法正确的是（）
A．当LC电路里有振荡电流时，电路里就产生了电磁振荡
B．LC电路里电场能和磁场能的周期性交替变化叫电磁振荡
C．只要空间某处的电场或磁场发生了变化，就会在其周围空间产生电磁波
D．电磁场在空间的传播叫电磁波
【例8】下列说法正确的是（）
A．发射出去的无线电波，可以传播到无限远
B．无线电波遇到导体，就可在导体中激起同频率的振荡电流
C．波长越短的无线电波，越接近直线传播
D．移动电话也是通过无线电进行通讯的
【例9】实际发射无线电波如图所示．高频振荡器产生高频等幅振荡如图甲中所示，人对着话筒说话低频振荡如图乙所示．根据以上图象，发射出去的电磁波图象是下图中哪一个（）
【例10】要增大LC振荡回路的频率，可采取的办法是：（）
A．增大电容器两极板正对面积B．减少极板带电荷量
C．在线圈中放入软铁棒做铁芯D．减少线圈匝数
【例11】当LC振荡电路中的电流达到最大值时，L中磁场的磁感应强度B和电容器C中电场的场强E是（）
A．B和E都达到最大值B．B和E都为零
C．B达到最大值而E为零D．B为零而E达到最大值
【例12】在LC振荡电路中，当电容器上的电量最大（充电完毕）的瞬间，这时（）A．电场能正在向磁场能转化
B．磁场能正在向电场能转化
C．电场能向磁场能转化刚好完毕
D．磁场能向电场能转化刚好完毕
【例13】图中是一个LC振荡电路电流随时间变化图象，下述看法中正确的是（）
A ．在1t 时刻电容器两端电压最大
B ．在1t 时刻电容器带的电荷量为零
C ．在2t 时刻电路中只有电场能
D ．在2t 时刻电容器两板间电压最大
【例14】 如图所示为LC 振荡电路中电容器极板上的电荷量q 随时间t 变化的图象，由图可知（ ）
A ．在
1t 时刻，电路中的磁场能最小 B ．从1t 到2t ，电路中的电流值不断变小 C ．从2t 到3t ，电容器不断充电 D ．在4t 时刻，电容器的电场能最小
【例15】 LC 回路中电容器两端的电压U 随时间t 变化的关系如图所示，则（ ）
A ．在时刻
1t 电路中电流最大 B ．在时刻2t 电路中的磁场能量大 C ．从时刻2t 到时刻3t ，电路中电场能增大 D ．从时刻3t 到4t ，电容的带电量不断增大
【例16】 某LC 振荡电路的电流按图甲所示的规律变化，则图乙所示的瞬间状态对应于图甲中的哪一点（设
逆时针方向电流为正）（ ）
A ．a 点
B ．b 点
C ．c 点
D ．d 点
【例17】 电容为C 的电容器充电到两极板间电压为U ，然后断开电源让它通过自感系数为L 的线圈放电，
在第一次放电完毕的过程中，流过线圈的电荷量为_________，流过电路的平均电流为__________．
【例18】 某雷达工作时，发射电磁波的波长20cm λ=，每秒脉冲数5000n =，每个脉冲持续时间0.02μs t =，
求：
（1）电磁波的频率是多少? （2）最大侦察距离是多少?
【例19】我国中波波段的频率范围是535~1605kHz，为了收到整个频率范围内各电台的播音，求：（1）可变电容最大值与最小值之比；
（2）当电容器动片全部旋出时，应能收到的电台讯号频率；
（3）若LC回路中L不变，而最小电容为40pF，那么L多大?
【例20】在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有周期T，即可求得电感L．为了提高精度，需要多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的五组数据标示在以C为横坐标、2T为纵坐标的坐标纸上，即如图中用“ ”表示的点．
（1）T L C
、、的关系为．
（2）根据图中给出的数据点做出2T与C的关系图线．
（3）求得的L值是多少．
框架
知识点4 传感器的含义
传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如位移、速度、力、温度、湿度、流量、声强、温度、光、声、化学成分等等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制了．一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理．
知识点4 传感器的分类
1．力电传感器 2．热电传感器 3．光电传感器 4．声电传感器 5．电容式传感器 6．磁电传感器 7．超声波传感器 8．气敏传感器等 知识点5 传感器的简单应用 1．力电传感器
力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器．力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等． 2．热电传感器
热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（与金属热电阻的特性相反）的原理制成的，它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量．如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机等）的温度控制、火警报警器、恒温箱等． 3．温度传感器的应用
温度传感器是将温度这个热学量转化为电流这个电学量的． 4．光电传感器
光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管．
光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小的．光敏电阻能够把光强度这个光学量转换为电阻这个电学量．它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱．
自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理． 5．磁电传感器——霍尔元件的应用
霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件． 霍尔效应
通有电流的导体或半导体薄片置于磁场中，由于受到洛仑兹力的作用，载流子将向薄片侧边积累，则在垂直于电流I 和磁场B 的方向上出现一个电位差U H ，这个现象称为霍尔效应，U H 称为霍尔电压．
H H
IB
U R b
，式中R H 叫霍尔系数．b 为厚度．
非电物理
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
→ →
→
→
例题
【例21】下列说法正确的是（）
A．传感器担负着信息采集的任务
B．干簧管是一种磁传感器
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具
【例22】热敏电阻随温度升高而________，光敏电阻在光照射下其电阻显著________．
【例23】如图所示，是一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片和定片之间的角度θ发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的?
【例24】如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的
电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度．这
实际上是一个传感器，它是将________转化为________来进行测
量的．
【例25】如图所示是一火警器的一部分电路示意图，其中R2为半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（）
A．I变大，U变大B．I变小，U变小
C．I变小，U变大D．I变大，U变小
【例26】在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已
知这种材料具有发热和控温双重功能，下列说法正确的是：
（1）通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它们功率是（）
A．先增大后减小
B．先减小后增大
C．达到某一温度后功率不变
D．功率一直在变化
（2）其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）
A．t1 B．t2
C．t1到t2的某个温度上D．大于t2的某个温度上
【例27】 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A 是发光仪器，B 是传送带上物品，R 1为光敏电
阻，R 2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ） A ．当有光照射R 1时，信号处理系统获得高电压 B ．当有光照射R 1时，信号处理系统获得低电压 C ．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D ．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
【例28】 在如图的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为
光敏电阻，D 为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R 与D 间距不变，下列说法正确的是（ ）
A ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率增大
B ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率减少
C ．当滑动触头P 向右移时，L 消耗的功率可能不变
D ．无论怎样移动触头P ，L 消耗的功率都不变
【例29】 电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示．Q 是绝缘支架，薄金属膜M 和固定
电极N 形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中有（ ） A ．电容变大 B ．电容变小
C ．导线AB 中有向左的电流
D ．导线AB 中有向右的电流
【例30】 霍尔元件能转换哪两个量（ ）
A ．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B ．把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C ．把力转换为电压这个电学量
D ．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
【例31】 如图所示是一个路灯自动控制门电路．天黑了，路灯自动接通，天亮了，路灯自动熄灭．R G 是光
敏电阻（有光照射时，阻值会显著减小），R 是分压电阻，J 是路灯总开关控制继电器（路灯电路未画），虚线框内应安装的门电路是（ ）
A ．与门电路
B ．非门电路
C ．或门电路
D ．前面三种电路都可以
A
R
1
R 2
信号
处理系统
【例32】 演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P ，
通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x ．假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ ）
A ．物体M 运动时，电源内的电流会发生变化
B ．物体M 运动时，电压表的示数会发生变化
C ．物体M 不动时，电路中没有电流
D ．物体M 不动时，电压表没有示数
【例33】 如图所示是测定位移x 的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（ ）
A ．电介质进入极板的长度
B ．两极板间距
C ．两极板正对面积
D ．极板所带电荷量
【例34】 如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度
系数的热敏电阻 R t （负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t 上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动．
【例35】 如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R t 的两端相
连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若用不透光的黑纸将R t 包裹起来，表针将向_______（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射R t ，表针将向_______（填“左”或“右”）转动．
【例36】 利用传感器和计算机可以测量快速变化的力，如图是用这种方法获得弹性绳中拉力F 随时间t 变
化的图线．实验时，把小球举高到绳子的悬点O 处，然后让其自由下落，根据图线所提供的信息可判定（ ） A ．t 1时刻小球速度最大 B ．t 2时刻绳子最长 C ．t 3时刻小球动能最大 D ．t 3与t 4时刻小球动能相同
【例37】 如图所示为用热敏电阻R 和继电器L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会
随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接．则（ ）
A ．当温度降低到某一数值，衔铁P 将会被吸下
B ．当温度升高到某一数值，衔铁P 将会被吸下
C ．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C 、
D 端 D ．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A 、B 端
A D
B C R
R ’
P
甲
乙
L
R t Ω
欧姆表
【例38】一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷，即q＝1.6×10－19C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等．在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab ＝1.0×10－2m，长bc＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m．水平放置在竖直向上的磁感应强度B＝1.5T 的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0A的电流．如图所示，沿宽度产生1.0×10－5V的横向电压．
（1）假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
【例39】如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上运动时的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装了一个压力传感器a和b．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量m=2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动；两弹簧的另一端分别压在a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．当弹簧作用在传感器上的力为压力时，示数为正；当弹簧作用在传感器上的力为拉力时，示数为负．现将装置沿运动方向固定在汽车上．汽车静止时，a、b的示数均为10N（取g=10m/s2）．
（1）若传感器b的示数为14N，a的示数应该是多少？
（2）当汽车以什么样的加速度运动时，传感器b的示数为零？（3）若传感器b的示数为-5N，车的加速度大小和方向如何？b a
m
v
检测
1、关于电磁波和声波，下列说法不正确的是（）
A．两种波的传播都是能量传递的过程B．两种波从空气进入介质，波的频率均保持不变
C．两种波的传播都需要介质D．两种波都能发生干涉和衍射现象
2、通信的过程就是把信息尽快地从一处传递到另一处的过程．古代也采用过“无线”通讯的方式，如利用
火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等．关于声音与光，下列说法正确的是（）A．声音和光都是机械波B．声音和光都是电磁波
C．声音是机械波，光是电磁波D．声音是电磁波，光是机械波
3、根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）
A．电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
B．变化的电场周围一定产生磁场、变化的磁场周围一定产生电场
C．变化的电场周围一定产生变化的磁场
D．电磁波在真空中的传播速度为8
3.010m/s
4、目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内．下列关于雷达和电磁波说法正确的
是（）
A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．波长越短的电磁波，反射性能越强
5、某公司制成了一种不需要电池供电的“警示牌”．使用时只要用绝缘丝线将牌子挂到输电线上，如果这
条输电线上有电流流过，牌子上会显示一个分外明亮的英文提示语“ON”．它类似于常见的“小心触电”
一类的牌子．这对于防止误触电起到了警示作用．以下说法中正确的是（）
A．没有工作电源，却能够发出一个明亮的“ON”，显然违背了能量的转化与守恒定律，因此这则报道是虚假的
B．这种牌子内部必然安放有太阳能电池，否则绝不会发出明亮的“ON”
C．这种牌子只能挂在有交变电流流过的输电线上，才会发出明亮的“ON”
D．这种牌子无论挂在有交变电流还是有稳恒电流流过的输电线上，都会发出明亮的“ON”
6、要想提高某LC振荡电路发射电磁波的能力，以下措施可行的是（）
A．将电感线圈中的铁芯抽出来B．减少电容器两极板的正对面积
C．增大电容器的电容D．增加电感线圈的匝数
7、家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻
器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是（）
A．通电后其功率先增大后减小
B．通电后其功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变
8、如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V，0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），
滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V．求：（1）传感器的电阻和额定电流．
（2）为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
作业
1、下列说法中错误的是（）
A．电磁波又叫无线电波
B．电磁波的传播不需要任何介质
C．电磁波的传播过程，就是电磁场能量的传播过程
D．电磁波在各种介质中传播速率都相等
2、有一LC振荡电路能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短的电磁波，应（）
A．增加线圈的匝数
B．在线圈中插入铁芯
C．减小电容器两极板的正对面积
D．减小电容器两极板间的距离
3、为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是（）
A．增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯
B．减小电容器两极板间的距离并增加线圈的匝数
C．减小电容器两极板间的距离并在线圈中放入铁芯
D．减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数
4、 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传
感器的是（ ）
A ．红外报警装置
B ．走廊照明灯的声控开关
C ．自动洗衣机中的压力传感装置
D ．电饭煲中控制加热和保温的温控器
5、 关于光敏电阻，下列说法正确的是（ ）
A ．受到光照越强，电阻越小
B ．受到光照越弱，电阻越小
C ．它的电阻与光照强弱无关
D ．以上说法都不正确
6、 某LC 振荡电路电感0.25H L =，电容器的电容4μF C =，在电容器开始放电瞬间（0t =），上板带正
电，下板带负电，则当3210s t -=?时电容器上板带__________电，电路中能量变化情况是
_____________．
7、 电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁
性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．
如图所示是电饭煲的电路图，S 1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开．S 2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R 1＝R 2＝500Ω，计算加热电阻丝R 3＝50Ω，两灯电阻不计．
（1）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比． （2）简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？
8、起跳摸高是学生常进行的一项活动，竖直起跳的时间和平均蹬地力的在
大小能够反映学生在起跳摸高中的素质．为了测定竖直起跳的时间和平
顽强蹬地力的大小，老师在地面上安装了一个压力传感器，通过它可以
在计算机上绘出平均压力与时间的关系图象．小亮同学身高 1.72m，站
间时举手达到 2.14m，他弯曲两腿，做好起跳的准备，再用力蹬地竖直
跳起，测得他对传感器的压力F与时间t的关系图象如图所示．已知图
中网格间距相等，不计空气阻力，取g=10m/s2．求小亮同学起跳摸高的最大高度约为多少？
也论电磁波的预言及其发现过程
也论电磁波的预言及其发现过程 摘要：文章根据麦克斯韦的著作和赫兹的《综合文集》、《电波》和《回忆、书信和日记》以及相关文献，对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹实验发现电磁波的过程进行了仔细考察，指出麦克斯韦没有明确预言电磁波的存在，麦克斯韦的理论不是赫兹电磁学实验研究的直接指导思想。文章认为亥姆霍兹为普鲁士科学院所提出的1879年悬赏课题对赫兹发现电磁波起到了直接的引导作用，而电磁波的发现则主要归因于赫兹精湛的实验技能和敏锐的观察力。 麦克斯韦（Maxwell，1831—1879）建立电磁场理论和赫兹（Hertz，1857—1894）实验发现电磁波是19世纪物理学发展史上的重大事件。对麦克斯韦建立电磁场理论的过程及其思想方法和赫兹发现电磁波的过程进行深人研究是物理学史一个重要课题。国内外许多学者对此作过不同程度的探讨，但在麦克斯韦预言电磁波的问题上以及讨论和分析赫兹实验研究的指导思想、赫兹实验研究过程等方面还存在不少分歧和疑点，致使人们对麦克斯韦电磁场理论的实质和赫兹发现电磁波的过程难以获得全面、正确的认识。 有鉴于此，我们认为，有必要根据麦克斯韦的著作和赫兹论文集、日记、书信以及赫兹1887年实验笔记，结合国内外学者的相关研究成果，对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹发现电磁波的过程进行更加深人的考察，以期对这一重大科学发现的历史过程给予更为恰当的阐述，并力图澄清人们关于麦克斯韦电磁场理论和赫兹电磁学实验研究的一些模糊认识。 1、麦克斯韦预言电磁波问题的再考察 1855—1864年间，麦克斯韦发表了一系列电磁学的研究论文，建立起以方程组为核心的电磁场理论。在1861—1862年间发表的《论物理力线》一文的第三部分，麦克斯韦用数学的方法提出了位移电流的概念，并指出位移电流的大小等于电位对时间的变化率，并用方程描述了安培定律。他在1864年发表的《电磁场的动力学理论》一文中，总结出有关电磁场的九个重要的方程，而在1873年出版的《电磁通论》一书中，又给出了11个重要的方程。至此，麦克斯韦关于电磁场理论的整体框架的建立最终完成。 1862年，麦克斯韦在《论物理力线》一文的第三部分，首次提出了光的电磁学说的观点：“我们几乎不可回避这样的一个推论：光是由电磁现象引起的在同种媒质中的横波。”在1864年发表的《电磁场的动力学理论》一文的第六部分，麦克斯韦再次论述这个问题。根据静电单位和电磁单位之间的转换系数是与光速非常接近的一个数值，他指出：“这种结果的一致性似乎表明光和磁是同一种物质的属性，光是遵循电磁定律在场中传播的电磁扰动。” 在1873年出版的《电磁通论》一书的第20章第四部分，麦克斯韦导出了在无源、非导电区域的矢势传播的方程，对光的电磁学说作了更完整的论述。在《电磁通论》一书的最后，对已有电磁学理论进行了总结，麦克斯韦指出：“由此可见，所有的这些理论都引向一种媒质的观念，而传播就是在那种媒质中进行的而且我认为，如果我们采纳这种媒质作为一种假说，它就应该在我们的探索中占据一种突出的地位，而且我们就应该努力构造一种关于它的作用的一切细节的思想表象，而这就一直是我在这部著作中的目标。” 从这些论述可以看出，麦克斯韦清楚地认识到电磁扰动是以光的速度传播的。但是，这不足以说明他知道电流的源能够产生辐射。人们理所当然地认为，只要他赞同了光的电磁理论，他也就会认识到电磁辐射的存在。事实上，麦克斯韦相信光是一种电磁现象，光所遵循的规律都可以从电磁学的规律推演出来，所有这些现象都服从关于同种媒质的理论。在上述相关论著中，麦克斯韦对这个问题的论述要点可以概括如下： （l）电磁作用传播速度与光速接近； （2）光的和电磁的以大是一种相同的煤质； （3）电磁现象和光现象都是这种媒质力学状态的表现形式； （4）建立光和电磁作用传播媒质的统一理论是电磁学理论研究的重要目标。 在麦克斯韦的这些论著中，他没有明确地预言电磁波的存在。因此，我们就能够更好地理解麦克斯韦
人教版(2019)高二物理必修三册第十三章第4节电磁波的发现及应用课时练习
第四节电磁波的发现及应用 一、选择题 1．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．恒定的磁场一定能产生恒定的电场 2．(2020·天津市南开中学高二下学期期中)下列关于电磁波的说法，正确的是() A．电磁波只能在真空中传播 B．电场随时间变化时一定产生电磁波 C．紫外线的波长比X射线的长，它具有杀菌消毒的作用 D．电磁波的传播方向与电场方向(或磁场方向)一致 3．电磁波给人类生活带来日新月异变化的同时，也带来了电磁污染。长期使用如图所示的通信装置，会对人体健康产生影响的是() 4．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 5．(2020·浙江省温州中学高二下学期期中)关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是() A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息 B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 6．(2020·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是() A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 B．无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线 C．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D．红外线、无线电波、可见光、紫外线、γ射线、X射线 7. (2020·荆门市龙泉中学高二下学期检测)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定() A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 8．(2020·浙江绍兴一中月考)(多选)第四代移动通信技术(4G)采用1 800 MHz～2 635 MHz 频段的无线电波；2020年我国正在全面推行第五代移动通信技术(5G)，采用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是() A．5G信号和4G信号都是电磁波 B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大 C．在真空中5G信号比4G信号的波长小 D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的 9．(多选)各磁场的磁感应强度B随时间t变化的情况如图所示，其中能产生持续电磁波的是()
人教版高中物理选修(1-1)-4.1拓展资料：电磁波的发现和使用
电磁波的发现和使用 麦克斯韦创立电磁理论后之。，1888年，在柏林有一位叫赫兹(1857～1894)的青年实验物理学家完成了这项工作。当时许多人虽叹服麦确斯韦对电磁波的完美描述，可就是找不见它。26岁的赫兹却别有绝招。他将两个金属小球调到一定的位置，中间隔一小段空隙，然后给它们通电。这时两个本来不相相连的小球间却发出吱吱的响声，并有蓝色的电火花一闪一闪地跳过。不用说小球间产生了电场，那么按照麦克斯韦的方程，电场再激发磁场，磁场再激发电场，连续扩散开去，便有电磁波传递。到底有没有呢?最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环，如果电磁波能够飞到那里，那么铜环的缺口间也应有电火花跳过，他将这些都布置好后，这边一按电键，果然那圆环缺口上蓝光闪闪，这说明发射球和接收环之间有电磁波在动动了。既然有波，就也该有波长、频率和速度。于是他又想亲自量量它的波长。其实这也很简单，他将那铜环接收器向圆球发射器靠近，火花时亮时无，最亮便是波峰或波谷，不亮时便是零值，于是他便求出了波长，接着又算出了速度每秒30万千米，正好相等于光速，也有如光一样的反射、折射性。麦克斯韦的理论彻底得到了证实，从法拉第到麦克斯韦再到赫兹，两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这个伟大的发现。 各位读者，这赫兹何以有这样的成就?原因可以有许许多多，但追溯到他的学生时代，有两条却极为重要。一是他从小养成了亲自动手的好习惯，对技术和技能的学习十分爱好。他在课余时间拜了一位木工为师，锯、刨、斧、凿已使得极为纯熟，他还学了一门车工技术，后来赫兹的车工师傅听说他成了大学教授还对他母亲惋惜地说：“唉，真可惜!他本是一个难得的车工啊!”欲话说心灵手巧，大凡只有手脚并用毫不偷懒才能聪明。第二，赫兹小时候学习兴趣相当广泛，他学了英语、法语、意大利语，特别是在阿拉伯语方面表现了惊人的才能，以致教师向他的父亲郑重地建议他去选学东方学。他爱美术，素描画得很好，这又训练了他的形象思维。他爱数学，常参加数学比赛，这又训练了他的逻辑思维能力。他想当建筑师，曾专攻过建筑，后来又当过兵，这使他得到了吃苦耐劳、紧张有序的锻炼，他给父母写信说：“惰性从我的身上真正被取缔了。”读者中定有不少是渴望成才的青年，我这里就他的成才略叙几笔，或许对诸君能有一点启迪。
人教版物理高中二选修3-4 14.1电磁波的发现同步练习D卷
人教版物理高中二选修3－4 14.1电磁波的发现同步练习D卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题： (共15题；共30分) 1. （2分） (2017高二下·绵阳期中) 关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是（） A . 变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场 B . 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 C . 无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线都是电磁波 D . 紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 【考点】 2. （2分） (2017高二下·曲周期末) 以下说法中不正确的是（） A . 简谐运动中回复力总指向平衡位置 B . 太阳光是偏振光 C . 电磁波是横波，它的传播不需要介质 D . 家电的遥控器是利用红外线的遥感 【考点】 3. （2分） (2020高二上·嘉定月考) 下列波中，不属于电磁波的是（） A . X射线 B . 红外线 C . 超声波
D . γ射线 【考点】 4. （2分）磁卡的词条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡 时，在线圈中产生感应电动势．其E﹣t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E﹣t关系可能是（） A . B . C . D . 【考点】 5. （2分）下列关于电磁场理论的说法，正确的是（） A . 变化的磁场产生电场
B . 电磁场理论是由法拉第提出的 C . 安培用实验验证了电磁场理论 D . 电磁场就是空间内有稳定的电场和磁场 【考点】 6. （2分） (2019高二下·绵阳期末) 关于电磁波，下列说法正确的是（） A . 只要有周期性变化的电场，就可以形成电磁波 B . 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关 C . 电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D . 利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过光缆传输 【考点】 7. （2分）下列说法中正确的是（） A . 在电场周围一定存在磁场 B . 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 C . 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播形成电磁波 D . 以上说法都不对 【考点】 8. （2分）关于电磁波，下列说法正确的是 A . 雷达是用X光来确定物体位置的设备
2020_2021年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步第4节电磁波的发现及应用新人教版必修3
第4节电磁波的发现及应用 1．(2020·安徽省蚌埠市第五中学高二下学期检测)按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是( A ) A．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 B．无线电波、可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线 C．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D．红外线、无线电波、可见光、紫外线、γ射线、X射线 解析：根据电磁波谱，按频率由小到大，排列顺序正确的是选项A。 2. (2020·荆门市龙泉中学高二下学期检测)如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定( C ) A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 解析：地面呈现的圆形黑影，说明该溶液对可见光是不透明的；温度计示数明显上升，由于红外线有显著的热作用，所以说明含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的，故选项C 正确，ABD错误。 3．(2020·浙江绍兴一中月考)(多选)第四代移动通信技术(4G)采用1 800 MHz～2 635 MHz 频段的无线电波；2020年我国正在全面推行第五代移动通信技术(5G)，采用3 300 MHz～5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( AC ) A．5G信号和4G信号都是电磁波 B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大 C．在真空中5G信号比4G信号的波长小 D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的 解析：5G和4G信号都是电磁波，A正确；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故5G信号和4G信号在真空中的传播速度相同，B错误；根据题意，在真空中5G信号比4G信号的频率大，结合c＝λf可知，5G信号比4G信号的波长小，C正确；根据麦克斯韦电磁场理
13.4 电磁波的发现及应用(练习题)(解析版)
第十三章电磁感应与电磁波初步 13.4 电磁波的发现及应用 一、单选题： 1.建立完整的电磁场理论，并首先预言电磁波存在的科学家是( ) A．法拉第 B．奥斯特 C．赫兹 D．麦克斯韦 【答案】D 【解析】麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹证实了麦克斯韦预言的正确性 2.根据麦克斯韦电磁理论可知( ) A．电场在其周围空间一定产生磁场 B．磁场在其周围空间一定产生电场 C．变化的电场在其周围空间一定产生磁场 D．变化的磁场在其周围空间一定产生变化的电场 【答案】C 【解析】稳定的电场不产生磁场，稳定的磁场也不产生电场．故A、B错误．变化的电场一定产生磁场．故C正确．变化的磁场不一定产生变化的电场，若磁场均匀变化，产生稳定的电场．故D错误 3.关于磁场，下列说法正确的是( ) A．电荷周围一定存在磁场 B．电流周围一定存在磁场 C．电荷在磁场中一定要受到磁场力 D．电流在磁场中一定要受到磁场力 【答案】B 【解析】运动的电荷周围一定存在磁场，静止的电荷周围不会产生磁场，故A错误；电荷的定向移动形成电流，则电流周围一定存在磁场；故B正确；若是静止电荷在磁场中
或电荷的运动方向与磁场平行，不受到磁场力，故C错误；电流方向与磁场方向平行时，不受磁场力，故D错误 4.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( ) A．在变化的电场周围空间内一定存在和它相联系的磁场 B．在恒定电流周围的空间内一定存在和它相联系的磁场 C．在变化的磁场周围空间内一定存在和它相联系的变化电场 D．电磁场中感应电场与感应磁场相互垂直分布 【答案】D 【解析】变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波，电磁场是一种客观存在的物质，故A错误，D正确；静止的电荷周围不能激发磁场，故B错误；稳定的磁场不能产生电场，C错误 5.太阳表面温度约为6 000 K，主要发出可见光；人体温度约为310 K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3 K，所发出的辐射称为“3 K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热，若要进行“3 K背景辐射”的观测，应该选择下列哪一个波段( ) A．无线电波 B．紫外线 C． X射线 D．γ射线 【答案】A 【解析】电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3 K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确 6.在电磁波谱中．频率最高的是( ) A．无线电波 B．紫外线 C．红外线 D．γ射线
人教版(新教材)高中物理必修3精品学案：13.4 电磁波的发现及应用
4 电磁波的发现及应用 『学习目标』 1．了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念.2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系.3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量． 一、电磁场与电磁波 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场． ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场． (2)变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场． 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体． 3．电磁波 (1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波． (2)电磁波的特点 ①电磁波可以在真空中传播． ②电磁波的传播速度等于光速． ③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动． (3)电磁波的波速 ①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率． 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. ②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s. 二、电磁波谱与电磁波的能量 1．电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫作电磁波谱． (2)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、
γ射线． (3)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输． ②红外线：用于加热理疗等． ③可见光：照亮自然界，也可用于通信． ④紫外线：用于灭菌消毒． ⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞． 2．电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量． (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质． 判断下列说法的正误． (1)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场．(×) (2)电磁波在空气中可以传播，在真空中不能传播．(×) (3)光在真空中的速度与电磁波在真空中的速度相同，光是一种电磁波．(√) (4)无线电波、可见光、红外线、紫外线都属于电磁波．(√) 一、麦克斯韦电磁场理论 1．变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场． 2．均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场． 3．振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场． 4．周期性变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波． (多选)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．变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 『答案』AB 『解析』变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回
电磁波的发现 说课稿 教案 教学设计
电磁波的发现 教学目标 1.了解电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献； 2.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性； 3.体会赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。领会发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法。 教学重点与难点 重点：了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义 难点：知道变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 进行新课： 新课导入：科学家们设想，为了进一步地开发利用太阳能，建设太空太阳能发电站，将发电站发射到同步轨道上，展开巨大的太阳能电池板，接收太阳能发电。发出的电要怎样才能输送到地球上呢？ 一、变化的磁场产生电场 实验为证 如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡 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?（有 电场,无电流） ②线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗?（有） ③若改成恒定的直流电,还有电场吗? （无） 麦克斯韦认为在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,导体环只是用来显示电流的存在 说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场) 二、变化的电场产生磁场
麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场 理解: (1) 电场均匀变化产生稳定磁场 (2) 非均匀变化产生变化磁场 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 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 电场和磁场的变化关系 电磁波 1电磁场:如果在空间某区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,…… 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 2电磁波 电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 电磁波的特点: (1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度 B做正弦规律,二者相互垂直,均与波 的传播方向垂直 (2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同. v=λf (3) 电磁波具有波的特性 电磁波的实验证明 赫兹的电火花实验 赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.他还测量出电磁 波和光有相同的速度.这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁理论 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波 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.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 答案AB 解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流.若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、
电磁波的发现物理
电磁波的发现物理 电磁波的发现物理课件 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。 2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。 3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 过程： 一、伟大的预言 说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于场和力线的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦：你不应停留在数学解释我的观点，而应该突破它。 说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。 说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么
会产生感应电流呢?一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律 说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢?麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。 问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。 二、电磁波 问：在机械波的横波中，质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?（两者垂直） 说明：根据麦克斯韦的理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直，电磁波是横波。 问：电磁波以多大的速度传播呢?（以光速C传播） 问：在机械波中是位移随时间做周期性变化，在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?（电场强度E和磁感应强度B） 三、赫兹的电火花
高中物理学案：电磁波的发现及其应用
高中物理学案：电磁波的发现及其应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生机理.2.知道电磁波的特点，知道电磁场的物质性.3.了解电磁波的应用及其带来的影响.4.知道光是一种电磁波，知道光的能量的不连续性. 科学态度与责任：1.了解麦克斯韦在物理学发展中的贡献，体会其研究物理问题的方法.2.了解电磁波在现代生活中的应用，激发热爱科学、献身科学的热情. 一、麦克斯韦伟大的预言 1.变化的磁场产生电场 (1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. (2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场. 2.变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场. 二、电磁波 1.电磁波的产生：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 2.特点
(1)电磁波可以在真空中传播. (2)电磁波的传播速度等于光速. (3)光在本质上是一种电磁波. (4)光是以波动形式传播的一种电磁振动. 3.电磁波的波速 (1)波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率. 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf. (2)电磁波在真空中的传播速度c＝3.00×108 m/s. 三、电磁波谱 1.按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱. 2.不同波长电磁波的特性 (1)无线电波 波长大于1mm(频率小于300GHz)的电磁波是无线电波.无线电波用于通信和广播. (2)红外线 ①红外线是一种光波，它的波长比无线电波的波长短，比可见光长. ②所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强.我们看不见红外线. ③利用红外线遥感可以在飞机或人造卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮. (3)可见光 可见光的波长在400～760nm之间. (4)紫外线 波长范围在5～370nm的电磁波是紫外线.可以利用紫外线灭菌消毒.人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康.在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施. (5)X射线和γ射线 波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和γ射线.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变.X射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官. 波长最短的电磁波是γ射线，它具有更高的能量.在医学上可以治疗某些癌症，还可用于探测金属部件内部的缺陷.
2020版高中物理第四章电磁波及其应用第1讲电磁波的发现学案新人教版选修1-1
第1讲电磁波的发现 [目标定位] 1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场.了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法. 一、伟大的预言 1.变化的磁场产生电场 (1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. (2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场. 2.变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场. 3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一. 想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？ 答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场. 二、电磁波 1.电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 2.特点 (1)电磁波可以在真空中传播. (2)电磁波的传播速度等于光速. (3)光在本质上是一种电磁波.
(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动. 想一想空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 图4－1－1 答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波. 三、赫兹的电火花 1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c. 2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论. 3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹. 想一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？ 答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在. 一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.变化的磁场产生电场 如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在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(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在. 图4－1－2 注意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. 2.变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).
5.3电磁振荡与电磁波
§5、3电磁振荡与电磁波 5．3．1、电磁振荡 电路中电容器极板上的电荷和电路中的电流及它们相联系的电场和磁场作周期性变化的现象，叫做电磁振荡。在电磁振荡过程中所产生的强度和方向周期性变化的电流称为振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。最简单的振荡电路，是由一个电感线圈和一个电容器组成的LC 电路，如图5-3-1所示。 在电磁振荡中，如果没有能量损失，振荡应该永远持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡 叫做自由振荡或等幅振荡。但是，由于任何电路都有电阻，有一部分能量要转变成热，还有一部分能量要辐射到周围空间中去，这样振荡电路中的能量要逐渐减小，直到最后停止下来。这种振荡叫做阻尼振荡或减幅振荡。 电磁振荡完成一次周期性变化时需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。 振荡电路中发生电磁振荡时，如果没有能量损失，也不受其它外界的影响，即电路中发生自由振荡时的周期和频率，叫做振荡电路的固有周期和固有频率。 LC 回路的周期T 和频率f 跟自感系数L 和电容C 的关系是:. LC f LC T ππ21 ,2==。 5．3．2、电磁场 任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，任何变化的磁场都要在周围空间产生电场。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场，这就是电磁场。麦克斯韦理论是描述电磁场运动规律的理论。 L 图5-3-1
变化的磁场在周围空间激发的电场，其电场呈涡旋状，这种电场叫做涡旋电场。涡旋电场与静电场一样对电荷有力的作用；但涡旋电场又与静电场不同，它不是静电荷产生的，它的电场线是闭合的，在涡旋电场中移动电荷时电场力做的功与路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。 当导体作切割磁感线运动时，导体中的自由电子将受到洛仑兹力而在导体中定向移动，使这段导体两端分别积累正、负电荷，产生感应电动势，这种感应电动势又叫做动生电动势。它的计算公式为 θεsin Blv = 当穿过导体回路的磁通量发生变化时（保持回路面积不变），变化的磁场周围空间产生涡旋电场，导体中的自由电子在该电场的电场力作用下定向移动形成电流，这样产生的感应电动势又叫感生电动势。它的计算公式为 t B S ??=ε 5．3．3、电磁波 如果空间某处产生了振荡电场，在周围的空间就要产生振荡的磁场，这个振荡磁场又要在较远的空间产生新的振荡电场，接着又要在更远的空间产生新的振荡磁场，……，这样交替产生的电磁场由近及远地传播就是电磁波。 电磁波的电场和磁场的方向彼此垂直，并且跟传播方向垂直，所以电磁波是横波。 电磁波不同于机械波，机械波要靠介质传播，而电磁波它可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空个的传播速度8 1000.3?=C 米/秒。 电磁波在一个周期的时间内传播的距离叫电磁波的波长。电磁波在真空中的波长为:.
电磁振荡和电磁波
电磁振荡和电磁波 一、教法建议 抛砖引玉 本章教材的核心内容是麦克斯韦的电磁理论，但由于考查重心以电磁振荡的过程和电磁波特性为主，所以教学时这方面内容应详讲重练，而其它则简单地阐述。 指点迷津 教材对电磁振荡产生过程的分析是从能量转换着眼，重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化上。教学时可引导学生逐步分析教科书中图6-2甲、乙、丙、丁、戊所示的电磁振荡过程要使学生明确何时电场能转化为磁场能，何时磁场能转化为电场能；何时电场能最大，何时磁场能最大。电场能与磁场能间的转化条件是电感线圈的自感作用和电容器的充放电作用。要启发学生从电磁感应的角度搞清楚：为什么充好电的电容器开始放电时电路里的电流不能立刻达到最大值，电场能为什么不能转化为磁场能，为什么电容器放电完毕时电路里的电流还要继续流动。 电磁振荡产生的物理过程比较抽象，为了帮助学生理解可用单摆的摆动作类比，电容器充完电时相当于把摆球从平衡位置拉到最高点，电场能相当于摆球势能，磁场能相当于摆球动能。电容器在放电过程中电场能转化为磁场能，相当于摆球由最高点向平衡位置运动。摆球势能转化为动能。电容器放电完毕电场能全部转化为磁场能，相当于摆球到达平衡位置时摆球势能全部转化为动能。 如果想使学生建立起较完整的电磁振荡概念，就要使学生明确“电”不仅指电容器两极板上的电荷，也指该电荷产生的电场，“磁”不仅指电感线圈中的电流，也指该电流产生的磁场。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性的正弦变化的现象，为了使学生分清振荡电流与前章所讲的交变电流的区别，要指出振荡电流是一种频率很高的交变电流，很难用交流发电机产生，一般用LC回路产生。可说明在演示实验中我们有意加大电感线圈的电感L和电容器的电容C使振荡电流周期变大（频率减小）以便观察，无线电技术中所应用的振荡电流频率约1兆赫左右或几十兆赫。 阻尼振荡和无阻尼振荡除了按教材内容介绍外，可与单摆的摆动进行对比说明，还可用示波器演示LC回路产生阻尼振荡时的情形，让同学观察振幅衰减的情况，并用示波器观察补充能量后产生的无阻尼振荡波形，看到振幅一定的情况，通过观察示波器的波形能对教科书中图6-3的图象留下深刻的印象。 教科书在解释什么叫振荡电路的固有周期和固有频率后，通过演示实验改变LC回路中的电感L或电容C，使同学看到电路的振荡周期、频率随之变化，由实验中得出电感L大（小）、电容C大（小）、周期长（短的结论，要启发学生体会到：LC回路的周期频率由电路本身的特性（L，C值）决定，所以把电路的周期、频率叫做固有周期、固有频率，教材没有做进一步的分析和证明，直接给出了周期公式和频率公式，这两个公式的证明在中学不易讲清楚。我们的目的是让学生通过实验现象的观察了解公式内容，能应用公式对有关总是进行简单的分析、计算。教材强调了公式中各个物理量的单位，这是有的学生容易出错的地方，课堂上可以让学生做一些简单的基本练习。 （1）电磁场和电磁波：从理论上说，是磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦的电磁场方程，但这些内容非常抽象，在中学阶段还没有很好的方法让学生接受，只能要求学生对电磁场的理论有一个初步的定性的了解，教材突出了电磁场理论中最核心的内容：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，变化的电场和磁场交替产生传播出去形成电磁波。 电磁场理论建立的历史过程是对我们有极大启发的激动人心的过程，适当介绍这一历史过程对学生有教育作用，在思想方法上也会受益。我们可简单介绍法拉第关于场的要领和法拉第的一些设想，介绍麦克斯韦的追求和电磁理论的提出、电磁波设想的提出，介绍赫兹对电磁波存在的实验验证。 电磁场理论的核心之一是：变化的磁场产生电场，教材从电磁感应用现象中随时间变化的磁场在线圈中产生感应电动势谈起，为了使学生容易接受，可做一个演示实验，实验装置如图6-1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动势，引起感应电流使灯泡发光，我们可提出问题，线圈中产生感应电动势说明了什么？指出麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流，我们又提出问题：如果用不导电的塑料线绕制线圈、线圈中还会有电流、电场吗？（有电场，无电流）。再问：想像线圈不存在时线圈所在处的空间还有电
电磁波的发现——近代科学史上的一座里程碑
电磁波的发现——近代科学史上的一座里程碑 1887年，德国物理学家赫兹（H·R·Hertz，1857～1894）用其著名的实验证实了电磁波的存在， 为人类科学的发展树立了一个发现不仅证实了麦克斯韦的预言，从而彻底否定了电磁的超距作用，而且导致了无线电的诞生，开辟了电于技术的新纪元。20世纪以来，电磁波的理论和应用不断取得重大成就，使电磁波成为人类传递信息和能量的最重要的形式之一，使通信（包括卫星通信、光纤通信）、广播、电视、遥测、遥控、遥感、雷达、无线电导航、制导等得以实现；并成为探索宇宙空间和研究微观世界的重要途径。 赫兹，1857年2月22日生于汉堡，他的父亲是一位律师和市参议员，赫兹少年时代就表现出对实验的兴趣，12岁时就有了木工工具和工作台，以后有了车床，常作简单实验仪器。他先在汉堡市的一所市立初中学习，后来进了当地的一所高中。1876年赫兹进人德累斯顿工学院学习工程。由于对自然科学的爱好，转入慕尼黑工学院学习数学和物理。1878年又转入柏林大学，师从以提出能量守恒而闻名于世的亥姆霍兹（H·Helmboltz，l821一1894）学习物理学。1880年，赫兹以纯理论性论文《旋转导体电磁感应》获博士学位。大学毕业后他留校作助教，1883年到基尔大学任讲师。1885—1888年在卡尔斯鲁厄高等工程学院任实验物理学教授1889年应聘至波恩大学任物理学教授，并接替克劳修斯担任物理研究所所长。一直在那里工作到1894年1月逝世。他的著名的证实电磁波存在的实验是在卡尔斯鲁厄高等工程学院完成的。 1864年；英国物理学家麦克斯韦在向皇家学会提出的题为《电磁场的动力学原理》论文中全面阐述了他的电磁理论。他提出了位移电流概念，预言了电磁波的存在。电磁理论问世以后，相当长时间里并未得到普遍的承认。不少著名学者都对这个未经证明的新理论表示怀疑。当时由于受牛顿力学的影响，不少学者不习惯用“场”来思考问题。另外，要人们接受“位移电流”这样新奇的概念，尚需更为有力的实验证据。为了解决这些问题，1978年夏天，赫姆霍兹向学生们提出一个物理竞赛题目，要学生用实验方法验证电磁波的存在，以验证麦克斯韦的理论。从那时起，赫兹就致力于这一重大课题的研究。1886年10月赫兹作了一个放电实验。在放电过程中，他偶然发现近旁有一个线圈也发出火花，赫兹敏锐地想到这可能是电磁共振。从1886年10月25日开始赫兹集中力量进行电磁波是否存在的实验研究。1886年12月2日赫兹证实了。两个振荡之间成功地引起了共振现象”。其后，他又作了一系列实验：用一个感应线圈连拉的未闭合电路产生电振荡，再用一简单的未闭合线圈作探测器。于是在黑暗的教室中便能看见探测器气隙中的微弱电火花，从而证实了电磁波的存在。后来把探测器移到教室中的不同位置，测得了电磁波的波长；还根据这一数值和所计算的振荡器频率，计算出波的速度，从而证明了电磁波是以有限的速度传播的。1887年11月5日赫兹寄给赫姆霍兹一篇题为《论在绝缘体放电过程引起的感应现象》的论文，总结了这个重要发现。 接着赫兹又进行了一系列关于电磁波与光波类比的定性实验：让电磁波通过大块的硬沥青棱柱，证明电磁波像光波一样地折射，让电磁波通过平行的导线栅网而使电磁波偏振化；让电磁波通过带有孔的屏蔽而观测到衍射；让电磁波通过金属板屏，观测到电磁波在金属板屏上的反射以及观测到原始波与反射波干涉现象，还用大的凹型金属屏使电磁波聚焦，用导电的障碍物造成电磁波阴影。这些实验结果有力地证明了电磁波与光波的性质相同。1888年1月赫兹将这些成果总结在《论动电效应的传播速度》一文中，公布于世，立即引起全世界科学界的轰动。 赫兹不仅是一位伟大的实验物理学家，也是一自然辩证法研究位杰出的理论物理学家。1890年赫兹从理论上使麦克斯韦的电磁理论在物理内容上更加完善。其要点是：认为电磁现象是由填充空间电介质极化引起的；提出了电磁方程在自由以太中的对称关系式；讨论了静止物体的电动力学，后来又把麦克斯韦方程应用于运动的可形变的物体。赫兹对力学也深有研究，著有《力学原理》一书。亥姆霍兹对该书给予高度评价：“无论从那一方面来说：它是一本最具有创造性并以最完善的数学形式表达的合乎逻辑的力学系统，对每一个能鉴赏这本书的读者有极大的价值。将来会证明这本书具有很大的启发价值，它将是发现各种自然力的新的和普遍的各种特性的指南。” 理论只能解释世界，理论回到实践才能改造世界，造福于人类。赫兹发现电磁波的不朽功绩，就在于他客观上促成了这转变。