电磁场与电磁波恒定电场-45解读

高中物理第十四章电磁波第45节电磁波与信息化社会电磁波谱讲义含解析新人教版选修3_4

- 1 - 第4、5节电磁波与信息化社会电磁波谱

1.按电磁波的波长由大到小排列顺序：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

2．无线电波的特性是波动性强，可用于通讯、广播。红外线具有较强热效应，可用于遥感、加热等。可见光具有较强的感光性，可用于照明、照相等。紫外线具有化学作用和荧光作用，可用于日光灯、杀菌等。X射线和γ射线具有较强穿透能力，可用于检查、探测、治疗等。

一、电磁波与信息化社会

1．电磁波的传输

信息可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大。

2．电磁波的应用实例

(1)电视广播的发射和接收过程：

(2)雷达的工作原理：

雷达利用微波遇到障碍物的反射现象来测定物体位置。根据发射无线电波到接收反射波的时间t，确定障碍物的距离s＝ct2，再根据发射无线电波的方向和仰角，确定障碍物的位置。

(3)移动电话、因特网也是利用电磁波来传输信息的。

二、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。

2．电磁波谱的排列

按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

3．不同电磁波的特点及应用

特点用途

无线电波波动性强通讯、广播、导航

红外线热作用强加热、遥测、遥感、红外线制导

可见光感光性强照明、照相等

紫外线化学作用

荧光效应杀菌消毒、治疗皮肤病等

X射线穿透力强检查、探测、透视、治疗

- 1 - γ射线穿透力最强探测、治疗

1．自主思考——判一判

(1)高频电磁波是信息传送的载体。(√)

(2)雷达是利用微波定位的。(√)

(3)电视机是一种发射电磁波的装置。(×)

(4)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。(√)

(5)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高。(√)

(6)紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射。(×)

电磁场与电磁波知识点总结

电磁场知识点总结篇一

电磁场知识点总结

电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。

电磁场知识点总结

一、电磁场

麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。

理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场

* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场

* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立

的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）

二、电磁波

1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）

2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播

* 电磁波是横波

* 电磁波在真空中的传播速度为光速

* 电磁波的波长=波速*周期

3、电磁振荡

LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化

振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射

* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间

* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。调制分两类：调幅与调频

# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变

# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变

（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）

电磁场与电磁波(谢处方版)期末考试复习知识点总结

第一章矢量分析

一、标量场与矢量场的概念

场是描述物理量在空间区域的分布和变化规律的函数。

二、矢量场的散度和旋度、标量场的梯度的概念，熟练掌握散度、旋度和梯度

的计算公式和方法。

梯度：

xyzuuu

u

xyz



ee

e

maxnu

gradue

l





梯度的大小：表示标量u

的空间变化率的最大值，等于该点的最大方向导数。

梯度的方向：是标量u随空间坐标变化最快的方向。梯度垂直于等值面，总是指

向标量u增加的方向。方向导数coscoscos

luuxuyuzuuu

ue

lxlylzlxyz







习题1.11P39（方向导数的计算）

散度：y

xzA

AA

xyz





A

物理意义：单位空间体积中的的通量源，有时也简称为源通量密度。

旋度：xyz

yy

xxzz

xyz

xyzAA

AAAA

xyzyzzxxy

AAA

















eee

Aeee

物理意义：其数值为某点的环流量面密度的最大值，其方向为取得环量密度最大

值时面积元的法线方向。

高斯定理：

VSdVdAAS（应用：求E

）

斯托克斯定理：

SLddASAl（应用：求H

）

数学恒等式：()0u，()0A（理解应用：标量位、矢量位的根

据）三、理解亥姆霍兹定理的重要意义：

若矢量场A在无限空间中处处单值，且其导数连续有界，源分布在有限区域中，

则矢量场由其散度和旋度唯一地确定，并且矢量场A可表示为一个标量函数的

梯度和一个矢量函数的旋度之和。uAF

第二章电磁场的基本规律

一、理解静电场的通量和散度的意义

dd

d0V

SV

SV















DS

El

，

0V









D

E

静电场是有散无旋场，电荷分布是静电场的散度源。

利用高斯定理求电场强度。（参见ppt相关内容及例题）

电磁场与电磁波

电磁场和电磁波是物理学中重要的概念，它们对于我们理解和应用电磁现象具有重要意义。本文将介绍电磁场和电磁波的基本概念，阐述它们之间的关系，以及它们在日常生活和科学研究中的应用。

一、电磁场的概念和特性

电磁场是指由电荷或电流产生的空间中的物理场。电磁场可分为静电场和磁场两种。静电场是由静止电荷产生的场，其特点是强度随距离的增加而减小，并且与电荷的性质有关。磁场是由电流或者变化的电场产生的场，其特点是有磁感应强度和磁场线的方向。

电磁场具有几个重要特性。首先，电磁场是无穷远的，即电荷或电流所产生的电磁场可以传播到无穷远的地方。其次，电磁场具有向外辐射的特点，就像水波一样，可以向周围传播。第三，电磁场是叠加的，即不同的电荷或电流所产生的电磁场可以在同一点上叠加，形成合成场。

二、电磁波的概念和特性

电磁波是由电磁场的振荡传播产生的波动现象。电磁波包括了电场和磁场的变化，是以光速传播的横波。根据波长的不同，电磁波可以分为不同的频段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。其中，可见光是人眼能够感知的电磁波。

电磁波具有几个重要特性。首先，电磁波能够传播在真空中，其速度与真空中的光速相等，约为3×10^8米/秒。其次，不同频段的电磁波具有不同的波长和能量，频率越高，波长越短，能量越大。第三，电磁波可以被反射、折射、散射和吸收等现象。这些特性使得电磁波在通信、遥感、医学影像等领域有着广泛的应用。

三、电磁场和电磁波的关系

电磁场和电磁波之间存在着密切的关系。电磁波是电磁场的传播方式，电磁场是电磁波的基础。在电磁波传播的过程中，电场和磁场相互作用，互相转换，形成电磁波的传播。同时，电磁波的传播也会产生电场和磁场的变化。这种相互作用使得电磁场和电磁波具有相似的特性，例如传播速度相同、可以被反射和折射等。

四、电磁场与电磁波的应用

电磁场和电磁波在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。在通信领域，无线电波和微波被用于无线通信和卫星通信，可见光被用于光纤通信和激光通信。在医学影像领域，X射线和γ射线可以用于放射性诊断和治疗。在遥感领域，红外线和微波可以用于地球观测和天文观测。

电磁场与电磁波 2

电磁场与电磁波

电磁场和电磁波是电磁学领域中的两个重要概念，它们在我们日常生活中起着重要的作用。本文将从电磁场的基本概念、电磁波的传播和应用等方面进行详细论述。

一、电磁场的基本概念

电磁场是一种物质周围或内部存在的一种物理场。简单来说，电磁场是由电荷或电流所产生的一种力场。根据麦克斯韦方程组，电磁场可以分为静电场和静磁场。静电场是由电荷产生的力场，而静磁场则是由电流所产生的力场。

静电场在物质中以电场的形式存在，而静磁场则以磁场的形式存在。电场和磁场之间存在一种相互作用的关系，即电场的变化会引起磁场的变化，而磁场的变化也会引起电场的变化。这种相互作用产生了一个重要的现象，即电磁波的产生与传播。

二、电磁波的传播

电磁波是电场和磁场以波的形式传播的现象。电磁波可以分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频率范围的波动现象。

电磁波的传播速度是光速，也就是299792458米每秒。光速是一个宇宙常数，而且是真空中传播速度最快的物理量。根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播可以分为横波和纵波。横波是指电场和磁场垂直于波的传播方向的波动，而纵波则是指电场和磁场与波的传播方向平行的波动。

电磁波的传播需要介质的存在，例如空气、水和固体等。不同介质对电磁波的传播有不同的影响，例如折射、反射和散射。这些现象广泛应用于光学、通信和雷达等领域。

三、电磁场和电磁波的应用

电磁场和电磁波的应用范围非常广泛，涉及到许多领域。

首先是通信领域。无线电和移动通信就是利用电磁波进行信息传输的技术。我们日常使用的手机、无线网络和卫星通信等都是基于电磁波传播的原理。

其次是光学领域。光是一种电磁波，光学就是研究光的传播和性质的学科。光学应用非常广泛，例如光纤通信、显微镜、激光器等。

此外，电磁波还广泛应用于医学诊断和治疗。X射线、核磁共振和放射治疗等技术都是基于电磁波的原理。

在材料科学领域，电磁场也起着重要的作用。例如利用电磁场技术进行材料表面改性、溶液混合和催化反应等。

电磁场与电磁波 3

电磁场与电磁波

电磁场和电磁波是我们生活中经常接触到的物理现象。本文将以通俗易懂的方式，详细介绍电磁场和电磁波的基本概念、特性及应用。

一、电磁场的概念与特性

电磁场是由电荷所产生的力场和磁荷所产生的磁场组成的物理场。它包括电场和磁场两个方面。电场是由静止电荷所产生的场，具有方向和大小；磁场是由运动电荷所产生的场，同样也具有方向和大小。

电磁场具有以下特性：

1. 空间的任何一点都存在电场和磁场；

2. 电场和磁场相互作用，相互转换；

3. 电场和磁场都遵循相应的物理规律，如库仑定律和安培定律；

4. 电场和磁场的强度与产生它们的电荷和电流的大小有关。

二、电磁波的概念与特性

电磁波是一种能够在真空中传播的无线电波，它是电磁场的一种表现形式。电磁波具有电场和磁场的振荡，并且垂直于传播方向。通常将电磁波按照频率分成不同的波段，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。

电磁波的特性如下：

1. 电磁波具有波长和频率的关系，波长和频率互为倒数； 2. 不同频率的电磁波在介质中传播的速度是相同的，即为光速；

3. 电磁波可以在真空中传播，不需要介质媒质；

4. 电磁波的能量和强度与其频率有关。

三、电磁场与电磁波的应用

电磁场和电磁波在生活中有着广泛的应用。以下是其中几个重要的应用领域：

1. 通信技术：无线电通信、卫星通信、手机通信等都是基于电磁波传播原理进行的。

2. 电磁辐射与医学：医学影像学中的X射线和核磁共振都是利用电磁波进行的影像诊断。

3. 电磁感应：电磁感应是电动机、发电机和变压器等电器工作原理的基础。

4. 光学技术：光学仪器和光通信等利用了可见光的电磁波特性。

5. 无人驾驶和雷达系统：雷达系统利用电磁波的反射与接收原理，实现物体的探测与定位。

总结：

电磁场与电磁波是我们日常生活中不可或缺的物理现象。电磁场是由电场和磁场组成的物理场，而电磁波则是电磁场在真空中的一种传播形式。电磁场和电磁波在通信技术、医学、电气工程、光学技术、雷达系统等方面都有广泛应用。通过更深入地了解电磁场和电磁波的概念、特性和应用，我们可以更好地理解和应用这些物理现象，推动科学技术的发展。

电磁场与电磁波课程知识点总结

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电磁场与电磁波课程知识点总结

1 麦克斯韦方程组的理解和掌握

（1）麦克斯韦方程组

sslslssdBBQsdDDsdtBldEtBEsdtDJldHtDJH00)(

本构关系： EJHBED

（2）静态场时的麦克斯韦方程组（场与时间t无关）

ssllsdBBQsdDDldEEIldHJH0000

2 边界条件

（1）一般情况的边界条件

nnnsTttsnsnnsnttnBBBBaJHHJHHaDDDDaEEEEa21212121212121210)())(0)（（

（2）介质界面边界条件（ρs= 0 Js= 0）

nnnttnnnnttnBBBBaHHHHaDDDDaEEEEa21212121212121210)(0)0)(0)（（

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3 静电场基本知识点

（1）基本方程

000022AApslldEQsdDDldEE

本构关系： ED

（2）解题思路

 对称问题（球对称、轴对称、面对称）使用高斯定理或解电位方程（注意边界条件的使用）。

 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能量ωe=εE2/2或者电容（C=Q/φ）。

（3）典型问题

 导体球（包括实心球、空心球、多层介质）的电场、电位计算；

 长直导体柱的电场、电位计算；

 平行导体板（包括双导体板、单导体板）的电场、电位计算；

电磁场

167第五章恒定磁场

前言已经指出，运动电荷或电流周围，除电场外还

存在磁场。磁场与电场不同，它表现为对于运动电荷有

作用力，但对静止电荷没有。当电流恒定时，产生的磁

场不随时间变化，这种磁场称为恒定磁场。如同讨论静

电场一样，本章先讨论真空中的恒定磁场，然后再分析

介质中的恒定磁场。将介绍介质在恒定磁场作用下，发

生的磁化现象，恒定磁场方程及其边界条件，电感、磁

场能量和磁场力的计算。关于恒定磁场的应用将在第六

章介绍。

5-1 磁通密度

已知磁场表现为对于运动电荷有作用力，因此，可

以根据运动电荷或电流元受到的磁场力，或者小电流环

在磁场中受到的转矩描述磁场的强弱。描述磁场强弱的

参数是磁通密度。下面先根据运动电荷受到的作用力定

义磁通密度，再导出电流元受到的磁场力以及小电流环

受到的转矩。

实验发现，运动电荷在磁场中受到的作用力不仅与

电荷量及运动速度的大小成正比，而且还与电荷的运动

方向有关。电荷沿某一方向运动时受力最大，而垂直此

方向运动时受力为零。我们定

义，受力为零的方向为零线方

向，如图5-1-1所示。

设最大作用力为Fm，则实

验发现沿偏离零线方向α角度

运动时，受力为)sin(mαF，作

用力F的大小与电荷q及速度大小v的乘积成正比。由

此我们定义一个矢量B，令其大小为)(mqvF，其方向为零

线方向，那么矢量B与电荷q，运动速度v以及作用力F

FBv

α零线方向

图5-1-1 磁通密度 168的关系为

BvF×=q （5-1-1）

这个矢量B称为磁通密度，又称为磁感应强度，单位为

T（特）。式（5-1-1）表明，当电荷运动速度v = 0时，

受力为零；当运动方向与B平行时，受力也为零；当运

动方向与B垂直时，受力最大。可见，式（5-1-1）完全

符合上述实验结果。同时它还表明，运动电荷受到的磁

场力始终与电荷的运动方向垂直。因此，磁场力无法改

变运动电荷的速度大小，只能改变其运动方向，磁场与

运动电荷之间没有能量交换。例如，显象管中依靠恒定

电磁场4.3-4.5.讲义

1

4.3 磁介质中的稳恒磁场

4.3.1 磁介质的磁化

自然界中所有实体物质都是磁介质。

磁介质是由原子组成的，原子内的电子围绕原子核形成轨道运动产生环形电流，形成磁偶极子。

这些磁偶极子在没有外磁场时，由于热运动而杂乱无章地排列，大量微观电流产生的磁场互相抵消，在宏观上介质没有磁性。

当有外磁场作用时，磁偶极子发生有规则地取向，大量磁偶极子产生磁场合成的结果，使介质产生了附加磁场，这就是介质的磁化现象。

为了衡量磁介质的磁化程度，可以定义一个磁化矢量来度量：

1A/mNiiV=mM

磁化矢量是一个强度量，磁化矢量又叫磁化强度。

从产生磁场的角度看，磁化后的介质可看成是磁介质不存在，代之以大量的磁偶极子充满磁介质所占据的真空区域。这样就可以利用真空中的磁场表达式来分析磁介质磁化后的磁场。

基于这个认识，我们把1Nii=m看成是一个微分量

d=dVmM 2 从而求出dm产生的磁矢位：

0m3dd4πmrrrArrr

介质V磁化后全部磁偶极矩产生的磁矢位就成为

0m1d4πVVArMrr

00mdd4π4πVSVSMMnArrrrrÑ

记 2mA/mJM mA/mKMn

分别称为体磁化电流密度和面磁化电流密度。

这样，由这两种电流密度产生的磁矢位就可写成

mm00mdd4π4πVSVSJrKrArrrrrrrÑ

4.3.2 磁介质中的场方程

在磁介质中，虽然磁化电流的形成机制与传导电流不同，但在产生磁场的特性上两者完全一样。

当磁场中有磁介质时，由传导电流和磁化电流所共同产生的磁场为

emBBB

这里eB是由传导电流产生的外磁场，mB是由磁化电流产生的磁场。

先考虑磁场的旋度。在磁介质中，因 3 m0m0BJM

专题34 电磁场与电磁波(解析版)

专题三十四电磁场与电磁波

基本知识点

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)．

变化的磁场在其周围空间产生电场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．

例题分析

一、麦克斯韦电磁场理论

例1 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是

A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场

B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在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．周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场

(对应训练一)麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，______用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了________，测定了电磁波的________和________，得到了电磁波的 ________，证实在真空中它等于________．

(对应训练二)下列关于电场与磁场的产生的理解正确的是( )

二、电磁波和机械波

例2 关于电磁波与声波，下列说法正确的是

A．电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播，声波是声源的振动向远处传播

B．电磁波的传播不需要介质，声波的传播有时也不需要介质

C．由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大

D．由空气进入水中传播时，电磁波的波长不变，声波的波长变小