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”）
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麦克斯韦电磁场理论
简介
麦克斯韦电磁场理论是描述电磁现象的最基本理论之一。它由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出，将电场和磁场统一到一个统一的理论框架中。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦电磁场理论的核心是麦克斯韦方程组，包括四个方程式：
1. 麦克斯韦第一方程（电场的高斯定理）：
麦克斯韦第一方程
麦克斯韦第一方程
这个方程描述了电荷和电场的关系，其中Q是电荷，\Dot{D}是电通量密度，\Sigma是闭合曲面。
2. 麦克斯韦第二方程（磁场的高斯定理）：
麦克斯韦第二方程
麦克斯韦第二方程
这个方程表明，磁场没有单极子，磁通量密度\Bf通过任何闭合曲面总是为零。 未知驱动探索，专注成就专业
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3. 麦克斯韦第三方程（电场的法拉第定律）：
麦克斯韦第三方程
麦克斯韦第三方程
这个方程描述了变化的磁场产生的感应电场，\mathit{E}是电场强度，R是线路路径，\Phi是磁通量。
4. 麦克斯韦第四方程（磁场的安培定律）：
麦克斯韦第四方程
麦克斯韦第四方程
这个方程描述了电流和磁场之间的关系，\Bf是磁场强度，\Mob是电流密度。
这四个方程组成了麦克斯韦电磁场理论的基础，通过它们可以描述和预测电场和磁场的行为。
应用
麦克斯韦电磁场理论在现代物理学和工程学中有广泛的应用。以下是一些主要的应用领域：
电磁波
麦克斯韦电磁场理论预测了电磁波的存在和性质。根据这个理论，电磁波是由振动的电场和磁场相互作用而产生的。电磁波包括无线电波、微波、可见光、紫外未知驱动探索，专注成就专业
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线、X射线和γ射线等。麦克斯韦电磁场理论的发现为广播、通信、雷达、光学和医学成像等领域的发展做出了重要贡献。
电磁感应
麦克斯韦电磁场理论描述了磁场变化引起的感应电场。这个现象被广泛应用在发电机、变压器和感应加热等领域。根据麦克斯韦方程组，当磁场发生变化时，将产生感应电场。这种感应电场可以被捕获和利用，用来产生电能或实现其他功能。
麦克斯韦电磁场理论的提出
背景
在论文《论法拉弟力线》发表后不久，麦克斯韦就认识到对各种力线的类比，只能对各种物理现象的共性作出几何学的抽象，它很容易掩盖电磁场的特殊性质。例如，根据伯努利方程，流线最密的地方压力最小；而根据法拉第的假设，磁力线有纵向收缩和横向扩张的趋势，因而磁力线最密的地方场强最大。麦克斯韦还从电解质的运动认识到电的运动是平移运动，而从光偏振面的磁致旋转现象认识到磁的运动好像是介质中分子的旋转运动。因此，电磁现象有别于流体力学现象，电与磁也各有其特殊的性质。
工作过程
在1861－1862年发表的第二篇电磁学论文《论物理力线》中，麦克斯韦开始从物理的角度去研究法拉第力线，并取得了对电磁现象认识的决定性突破，为最终创立电磁场理论奠定了基础。麦克斯韦希望从某种介质的结构以及它所产生的张力和运动，来说明观察到的电磁现象。
麦克斯韦从1856年W.汤姆孙关于磁具有旋转的性质的思想中受到启发，借用了“分子涡旋”（molecular vortices）概念，将磁旋转假设从普通的介质引伸到以太，构筑了一个场的机械性质的模型——“电磁以太模型”：充满空间的介质在磁作用下具有旋转的性质，即规则地排列着许多分子涡旋（在真空中则是涡旋以太）；它们以磁力线为轴形成涡旋管，涡旋管转动的角速度正比于磁场的强度H，涡旋介质的密度正比于介质的磁导率。
在论文的第一部分“应用于磁现象的分子涡旋理论”中，法拉第关于力线的应力性质得到了很好的说明：涡旋管旋转的离心效应，使管在横向扩张，同时产生纵向收缩。因此磁力线在纵向表现为张力，即异性磁极的吸引；在横向表现为压力，即同性磁极的排斥。
在论文的第二部分“应用于电流的分子涡旋理论”中，揭示了电场变化与磁场变化之间的关系。首先要解决的是模型的一个缺陷：相互紧密邻接的涡旋管的表面是沿相反方向运动的，因而必然会互相妨碍对方的运动。所以麦克斯韦设想相邻涡旋管之间充填着一层起惰轮（idle wheels）或滚珠轴承作用的微小粒子。它们是一些远比涡旋的线度小、质量可以忽略的带电粒子。粒子和涡旋的作用是切向的，粒子可以滚动，但没有滑动；在均匀恒定磁场、即各个涡旋管转动速度相同的情况下，这些粒子只绕自身的轴自转，但当两侧涡旋管转速不同时，粒子的中心则视两侧涡旋管边缘运动的差异情况而运动。
第2节 电磁场与电磁波
课标解读 课标要求 素养要求
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，
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。 1.物理观念:理解电磁场、电磁波及麦克斯韦电磁场理论，了解变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播的“能量观”及电磁场客观存在的“物质观”。
2.科学探究:探究电磁场与电磁波的存在。
3.科学思维:通过了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验，体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
4.科学态度与责任:通过电磁波发现的过程，领会人类认识世界的认知规律，培养实事求是的科学态度。
自主学习·必备知识
教材研习
教材原句
要点一 麦克斯韦电磁场理论
变化 ①的磁场产生电场，是一个普遍规律，跟 闭合电路 ②是否存在无关。
运动 ③的电荷在空间要产生磁场，从场的观点出发，麦克斯韦假设:变化的电场就 像 ④运动的电荷，也会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。
要点二 电磁波的产生
变化的电场和磁场总是 相互联系 ⑤的，形成一个不可分割的统一的电磁场。如果在空间某区域有 周期性变化 ⑥的电场，就会在周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围 传播 ⑦，形成了电磁波。
自主思考
①磁场存在但不变化可以产生电场吗?产生电场的根源是什么？
答案：提示 不可以。 产生电场的根源不是只要有磁场就行，而是磁场“有”还必须“变”才可以产生电场。
②如果在变化的磁场周国不存在闭合电路，是否也产生电场?闭合电路的作用是什么?
答案：提示 只要磁场变化， 即使不存在闭合电路，电场仍然产生，闭合电路只是起了一个检测这个电场存在的作用。若放人的不是闭合电路而是可以自由移动的带电粒子或小球，它们也会在感应电场的作用下运动起来，说明变化的磁场确实产生了电场。
