高中物理教案：电磁场与电磁波

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“电磁场与电磁波”课程电子教案

大连理工大学电子信息与电气工程学部

信息与通信工程学院

2011年4月制定

2 “电磁场与电磁波”教案 周次 第1周，第1次课

章节名称 绪论

授课方式 理论课（√） 实验课（） 实习（） 教学时数 2

教学目的及要求 1、了解开设本课程的必要性

2、了解电磁理论发展简史

3、介绍课程讲授的主要内容

4、介绍课程难点、学习方法以及课程要求。

教学内容提要 学时分配

1、从专业知识结构、本课程与其它课程的关系、电磁与其它学科的关系

以及电磁场、电磁波的实际应用等方面介绍开设本课程的必要性。

2、从库仑定律、安培定律、电磁感应定律到麦克斯韦方程组的发展过程

回顾电磁理论的形成历史。

3、从电磁理论的研究内容以及与大学物理的异同点，介绍本课程的主要

内容。

4、根据课程的特点，介绍课程的学习难点、学习方法和要求。

1学时

1学时

教学重点与难点 1、课程的研究内容

2、课程难点和学习方法

讨论、练习、作业

教学手段 课堂讲授

参考资料 1、《电磁场与电磁波》，杨儒贵著，高等教育出版社

2、《电磁场》，雷银照，高等教育出版社

3“电磁场与电磁波”教案 周次 第1周，第2次课

章节名称 第1章:矢量分析

授课方式 理论课（√） 实验课（） 实习（） 教学时数 2

教学目的及要求 1、理解标量、矢量以及“场”的概念

2、掌握标量场与矢量场的基本运算

3、标量场梯度的定义和计算

4、矢量场通量、散度的定义和计算；散度定理

教学内容提要 学时分配

1、矢量与标量，“场”的数学与物理定义

2、矢量的代数及标积、矢积运算

3、方向导数和标量场的梯度定义、计算和物理意义

4、矢量场的通量、散度定义、计算和物理意义

5、散度定理 1学时

1学时

教学重点与难点 1、矢量的数学表达方法

2、矢量分析是研究电磁场在空间的分布和变化规律的基本数学工

具之一

3、矢量的代数运算

讨论、练习、作业 1、矢量分析知识的复习

内部资料

1 q=Qm i=0

C

L + + + +

―― ―－ C

L q=0 i=Im

+ + + + ―― ―－ q=Qm i=0

C L 充

电 q↑

i↓ 放 电

q↓ i↑ 充

电 q↑

i↓ 一 个 周

期

性

变 化 放 电

q↓ i↑

C L q=0 i=Im 《电磁场与电磁波》专题讲练

一、考纲要求

十二、电磁振荡和电磁波

内 容 要求 说明

86．电磁场．电磁波．电磁波的周期、频率、波长和波速

87．无线电波的发射和接收

88．电视．雷达 Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

本部分内容在高考中很少出现，只要求做简单的了解。

一、典例分类评析

1、电磁振荡：

①电磁振荡现象概念：物理上把大小和方向都随时间做周期性变化的电流，叫做振荡电流.能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路.由自感线圈和电容器组成的振荡电路，称为LC回路.（如下图是）

②电磁振荡抽象，过程复杂，难以理解，要抓住问题的本质、关键，即电场能和磁场能交替转化。L、C上的变化情况如下图所示。

放电过程：在放电过程中，q↓、u↓、E电场能↓→i↑、B↑、E磁场能↑，电容器的电场能逐渐转变成线圈的磁场能。放电结束时，q=0， E电场能=0，i最大，E磁场能最大，电场能完全转化成磁场能。

充电过程：在充电过程中，q↑、u↑、E电场能↑→I↓、B↓、E磁场能↓，线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充电结束时，q、E电场能增为最大，i、E磁场能均减小到零，磁场能向电场能转化结束。

③当电容C中储存电场能最大时(带电量、场强值最大、电压最高)，电路中电流为零。磁场能为零。随着电容C逐渐放电，电场能ε电(带电量Q，电压U)逐渐减小，而磁场能ε磁(电流i)将逐渐增大。

④电磁振荡的特点： 内部资料

2 LC回路工作过程具有对称性和周期性，可归结为：

①两个物理过程：

放电过程；电场能转化为磁场能，q↓→ i↑

1 电磁振荡 电磁场与电磁波

(25分钟·60分)

一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)

1．关于电磁波，下列说法中正确的是( )

A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s

C．电磁波由真空进入某种介质传播时，波长将变长

D．电磁波只能在真空中传播

【解析】选A。电磁波是交替变化的电磁场由发生区域向远处的传播，在真空中的传播速度是3×108 m/s。在其他介质中的传播速度小于3×108 m/s。电磁波在传播的过程中，频率f不变，由v＝λf可知传播速度变小时，波长变短，故B、C、D均错误。

2．(2021·东城区高二检测)2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3 300～5 000 MHz(1 M＝106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1 880～2 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( )

A．4G信号和5G信号都是纵波

B．4G信号更容易发生衍射现象

C．4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象

D．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快

【解析】选B。电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。故选B。

【加固训练】

(多选)无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车，国内外各大企业正在紧密布局发展之中。其核心设备是各种车载传感器，如图像传感器(可见光和红外摄像头)、超声波雷达、激光雷达以及毫米波雷达。以下关于各种光和波的说法正确的是( ) 2 A．超声波和毫米波一样都能在真空中传播

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教 案

课程: 电磁场与电磁波

内容: 第4章 标量位与矢量位

课时:2学时

武汉理工大学信息工程学院

教师：刘岚

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课 题 标量位与矢量位 科目 电磁场与电磁波

课 时 2学时 教师 刘岚

授课班级 时间 ~ 学年第 学期

教学目的

与要求

知识目标：

１、理解位函数的定义和概念。

２、理解矢量位的定义和概念。

３、理解标量位的定义和概念。

４、理解如何用位函数和A表示的非均匀波动方程——达朗贝尔方程。

5、理解洛伦兹规范的定义和概念。

6、理解库仑规范的定义和概念。

7、理解如何利用场源和J求解位函数和A。

8、基本了解理纳德—威切特位函数的定义和概念。

能力目标：

根据学生已具备的关于方面数学知识和物理知识，引导学生从“位函数”出发了解静态场的基本分析方法，培养学生的想象力及利用所学知识分析、总结问题的能力。

情感目标：

引导学生将抽象的数学分析与现实物理世界尽可能融 3 合，激发学生对理论学习的热情。

概述

相对于电场与磁场的研究来说，有时先去研究一个位函数可能会容易很多，当然这个位函数一定是与场有关的，比如对这个位函数的微分即可得到场。本章我们将要来寻找这种适合于电场和磁场的位函数，本章所得到的结果将成为我们分析电场和磁场时的基本方法。

教学重点

矢量位、标量位、利用场源求解位函数。

教学难点

滞后位的概念以及基本应用。

教学方法

讲述法、演示法、发现法、讨论法

教学环境 多媒体教室

教学准备 多媒体课件

教学过程 1、复习提问

2、引入新课 4 3、讲解新课

4、归纳总结

5、布置作业

学时分配 矢量位、标量位、理纳德位 2学时

小计 2学时

教学环节 教学过程 5 引入

新课

讲述

新课

多媒体课件展示：第4章 标量位与矢量位

提示：本章的重点内容

设置悬念、激发探究

提问：你对“位”有什么认识？电位或磁位如何描述？