文档内容
第 2 节 电磁场与电磁波
【目录】
【学习目标】...............................................................................................................................................................1
【思维导图】...............................................................................................................................................................1
【知识梳理】...............................................................................................................................................................2
知识点1：电磁场................................................................................................................................................2
知识点2：电磁波................................................................................................................................................4
【巩固训练】...............................................................................................................................................................6
【学习目标】
1．进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形
式。会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。
2．领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大
意义。
3．了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础
意义。
重点：
1．了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容。
难点：
1．了解电磁波的基本特点。
【思维导图】【知识梳理】
知识点 1：电磁场
1．情景引入：在通有振荡电流的线圈L中，放一个小闭合导线回路l，如图所示。
（1）l回路中会出现电流吗？设图中的振荡电路正处于放电过程。
（2）是什么力推动电荷做定向运动形成感应电流的？
（3）（从上向下看）线圈中感应电场的方向是怎样的？
（4）如果变化的磁场中不放置线圈，则在原来线圈存在的空间里是否仍存在电场呢？
（5）由此可以得出什么结论？
2．麦克斯韦的两个基本假设之一：__________的磁场能够在周围空间产生电场。
（1）麦克斯韦的这一假设是基于__________现象提出的。这种电场叫做__________电场，其电场线是
__________的。
（2）根据理论研究，麦克斯韦进一步指出：
✓ 磁场随时间变化快，则产生的电场__________。
✓ 磁场随时间均匀变化，则产生__________的电场。
✓ 磁场随时间不均匀变化，则产生__________的电场。
✓ 恒定的磁场周围__________电场。
✓ 周期性变化的磁场产生__________的周期性变化的电场。
3．麦克斯韦的两个基本假设之二：__________的电场能够在周围空间产生磁场。
（1）麦克斯韦认为，变化的电场就像运动的电荷一样，也可以在周围空间产生磁场。
（2）麦克斯韦认为：✓ 电场随时间变化快，则产生的磁场__________。
✓ 电场随时间均匀变化，则产生__________的磁场。
✓ 电场随时间不均匀变化，则产生__________的磁场。
✓ 恒定的电场周围__________磁场。
✓ 周期性变化的电场产生__________的振荡磁场。
4．电磁场：
（1）电磁场：变化的电场和变化的磁场__________产生，形成的不可分割的统一体。
电磁场并不局限于空间某个区域，而要__________地向周围空间传播。
（2）对麦克斯韦电磁场理论的理解：
✓ 恒定的电场/磁场周围__________磁场/电场。
✓ 均匀变化的电场/磁场在周围空间产生__________的磁场/电场。
✓ 不均匀变化的电场/磁场在周围空间产生__________的磁场/电场。
✓ 振荡电场/磁场产生__________的振荡磁场/电场。
【例1】（1）观察下面两幅图，变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗？
（2）变化的磁场一定能产生电磁波吗？为什么？【变式1】应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场（或磁场产生电场）的关系图像中（每个
选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场）正确的是（ ）
A． B． C． D．
【变式2】试各举一个例子说明以下两个问题：
（1）变化的电场能产生磁场；
（2）变化的磁场能产生电场。
【变式3】为什么说电磁波是横波？
知识点 2：电磁波
1．电磁波：变化的电场与变化的磁场__________产生，__________地向周围传播，形成电磁波。即电磁
波是__________在空间的传播。
2．对比电磁波与机械波：
✓ 机械波：传播__________介质，是__________随时间和空间做周期性变化。
✓ 电磁波：传播__________介质，是__________和__________随时间和空间做周期性变化。3．电磁波的特点：
①电磁波是__________。它的电场强度E与磁感应强度B相互__________，且均与传播方向__________，
即__________。
②电磁波可以在__________中传播，__________介质。
③电磁波的频率由__________决定，同一电磁波在不同介质中传播时，波速v和波长λ会发生变化，
__________。
④不同电磁波在同一介质中传播的波速不同，频率f越高，波速v__________，频率f越低，波速
v__________。
⑤电磁波的传播速度__________光速，在真空中为____________________。
⑥电磁波具有波的共性，能发生__________、__________、__________、__________、__________和
__________。
⑦光是一种__________。
⑧电磁波能传递__________和__________。
4．验证电磁波存在的实验：
（1）装置：
✓ 发射器：连接感应圈的互相靠近的两个铜球。
✓ 谐振器：导线环上的两个铜球。
（2）实验现象：当电磁波发射器的两个铜球间有火花产生时，谐振器的两个铜球间也有__________产
生。
（3）现象解释：实验表明，在发射器的两铜球间有一个交变电磁场，形成的__________在空间传播，经
过谐振器的导线环时激发出__________，使得谐振器的两铜球间也产生了__________。
5．电磁波的波速公式：____________________
电磁波在真空中传播时，有：____________________
由上述公式可知，在同种介质中，电磁波的波长与频率成__________。
【例2】下列关于电磁波和电磁场的说法正确的是（ ）
A．室内无线网络的本质就是电磁波，需要靠空气作为介质传播B．变化的磁场可以产生电场，而变化的电场不能产生磁场
C．电磁波的频率越高，其能量子的能量越大
D．电磁波的频率越大，其传播的速度就越快
【变式1】关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，从而形成电磁波
B．电磁波在真空中传播时，电场强度和磁感应强度方向相互平行
C．电磁波从空气进入水中，频率不变，波长变短
D．只要空间某处有变化的电场，就会产生电磁波
【变式2】（多选题）下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个常量
C．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
D．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化
的电场
【变式3】（多选题）关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．电磁波和机械波从一种介质传播到另一种不同介质时，波长都会发生变化
【巩固训练】
1．下列有关电磁振荡、电磁波、电磁驱动、电磁感应现象的四幅图像说法正确的是（ ）A．对甲图，电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化
B．对乙图，电磁波是横波，在传播方向上的任一点，𝐸和𝐵彼此垂直且均与传播方向平行
C．对丙图，从上向下看，当蹄形磁体绕竖直轴𝑂𝑂′逆时针转动时，线圈也逆时针转动，且转速比磁体
大
D．对丁图，圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，磁感应强度先减小后增大，磁通量先减
小后增大
2．氧化锌晶体是一种压电材料，科研人员发现当声波作用在氧化锌晶体甲上时，甲晶体会产生电荷，在
晶体附近会产生电场，如果另一个氧化锌晶体乙在该电场中，乙晶体就可发出同样的声音，好像“声音”在
两晶体间进行了传播。下列判断正确的是（ ）
A．“声音”在两个晶体之间传播时，其速度为声速
B．两个晶体之间是通过电磁波传播能量的
C．如果两个晶体间有部分真空隔开，则乙晶体不能发出声音
D．如果增大声音的频率，“声音”从甲晶体传播到乙晶体的时间变短
3．如图所示，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。下列说法正确的
是（ ）
A．增大电容器两板间的距离，能减小振荡电路的频率B．增加电感线圈的匝数，能增大振荡电路的频率
C．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的传播速度等于光速
D．赫兹通过实验证实了电磁波的存在
4．（多选题）下列说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播不需要介质，且电磁波是纵波
B．真空中的光速在不同的惯性系中大小都相同是相对论时空观的基本假设之一
C．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理
5．（多选题）下列关于磁场、电流的磁效应、麦克斯韦电磁场理论的说法中正确的是（ ）
A．磁极与磁极间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的
C．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在
D．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波
6．关于电磁场理论，判断下列说法是否正确，并简述理由。
（1）变化的电场周围产生的磁场一定是变化的；
（2）变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的；
（3）任何变化的磁场周围产生的电场一定是均匀变化的；
（4）均匀变化的磁场周围产生的电场才是均匀变化的。
7．空间中传播的电磁波有哪些特点？__________8．简述变化的磁场是如何产生涡旋电场和变化的电场产生涡旋磁场。
9．下列是一些磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像、哪个（些）能在磁场周围产生稳定的电场？并
说明理由。
10．如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，哪些是能产生电场的？哪些是能产生电
磁波的？说明你判断的理由。
