1、电磁场和电磁波学习目标：(1)、定性了解麦克斯韦电磁场理论的要点。(2)、知道什么是电磁波以及电磁波的特点。(3)、知道无线电波的波长(或频率)不同，性质也不同。(4)、初步了解无线电波的发射和接收的相关知识。重点、难点：重点:(1)、了解麦克斯韦电磁场理论的要点。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)、了解电磁波的发射和接收。了解电视和雷达的基本原理。难点：(1)、了解麦克斯韦电磁场理论的要点，什么是电磁场，知道电磁场也是物质。(2)、电磁波的发射和接收原理。知识讲解：一、麦克斯韦电磁场理论1、麦克斯韦电磁场理论变化电场在周围空间产生磁场，变
2、化磁场在周围空间产生电场。均匀变化的电场（磁场）在周围空间产生稳定的磁场（电场），非均匀变化的电场（磁场）在周围空间产生变化的磁场（电场）。2、电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的磁场和电场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。3、对麦克斯韦的电磁理论的理解要点(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场，这电场叫做感应电场或涡旋电场，与自由电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或闭合电路无关，变化的电场能够在周围空间产生磁场。(2)随时间均匀变化的磁场产生稳定电场，随时间不均
3、匀变化的磁场产生变化的电场，随时间均匀变化的电场产生稳定磁场，随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场。(3)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。(4)感生电场与静电场的区别变化的磁场产生的电场，称之为感生电场，也叫做涡旋电场，跟前面学过的静电场一样，处于电场中的电荷受力的作用，且 FqE。但它们也有显著的区别，最明显的莫过于以下几点：静电场的电场线是非闭合曲线，而感生电场的电场线是闭合曲线；静电场中有电势的概念，而感生电场中无电势概念；在同一静电场中，电荷运动一周（路线闭合），电场力做功一定为零，而在感生电场中，电荷沿闭合线运动一周，电场力做功不一定
4、为零。静电场的“源”起于“电荷”，而感生电场的“源”起于变化的磁场。4、对电磁场的一点说明：电磁场是物质。电磁场是物质存在的一种形式，电磁场这种物质与一般由实体粒子构成的物质有很多不相同之处，如一个实体粒子占据了空间的某一位置，其它的粒子就不可能同时在这个位置上出现，而电磁场则不然，可以同时出现于空间同一位置，互不干扰相叠加；但电磁场具有物质的重要特性，如：电磁场具有能量；电磁场具有动量；电磁场具有质量；电磁场与实体粒子在一定条件下可以发生转化，如一对正电子和负电子遇到一起可以发生“湮灭”而变为两个光子(即电磁波)，反过来，一个具有较大能量的光子也可以转化为一对正、负电子。二、电磁波(1)电磁
5、波的产生电磁波的产生：周期性变化的电场和磁场总是互相转化、互相激发，交替产生，由发生区域向周围空间由近及远的传播，形成电磁波。(2)电磁波的特点：电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播，这是与机械波的不同，原因是电磁波是电磁场的传播，而电磁场是不依赖于介质的。任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速 c3.0010 8m/s。电磁波是横波。电场的方向及磁场的方向都与电磁波的传播方向垂直，并且电场和磁场的方向也互相垂直的（即 E、B 和传播速度 v 三者互相垂直）。电磁波是波的一种，具有波的一切特性，能产生反射、折射、干涉和衍射等。在空间的同一位置，电场强度 E 和磁感应强度 B
6、 总是同时达到最大，也同时减小为 0，不是电场和磁场互相转化，这一点是由麦克斯韦方程组所得出的结论。电磁场可以使电荷移动，也就是可以对外做功。所以，电磁场具有能量。电磁波的传播过程就是电磁场能的传播过程。(3)电磁波与机械波的区别机械波 电磁波研究对象 研究力学现象 研究电磁现象周期变化的物理量 位移随时间和空间做周期变化 电场 E 和磁感应强度 B 随时间和空间做周期性变化传播 传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，有横波、纵波传播无需介质，在真空中波速总是 c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系，电磁波是横波产生 由质点（波源）的振动产生 由周期性变化的电场（磁场）激发(4)、关
7、于电磁波传播的一点解释电磁波频率低时，主要由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去。电磁波频率高时，即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变较快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。三、无线电波1、无线电波(1)无线电技术中使用的电磁波称为无线电波。(2)无线电波的三种主要传播方式。传播方式 特点 适用手段地波传播容易绕过障碍物，较稳定可靠，但能
8、量衰减快，传播距离不太大长波、中波和中短波天波传播 传播距离远，但不稳定 短波、中短波直线传播受大气干扰少，能量损耗小，接收信号强且稳定，但传播距离短，远距离需中继站电视、雷达、导航、卫星通信2、无线电波的发射(1)发射原理：LC 振荡器产生高频振荡电流通过开放电路激发出无线电波，并向四周传播。(2)调制：使电磁波（比作“运输工具”）随各种信号（比作“货物”）而改变过程叫做调制。调幅：使高频振荡的电磁波的振幅随信号而改变。调频：使高频振荡的电磁波的频率随信号而改变。3、无线电波的接收(1)接收原理：当发生电谐振（比作“共振”）时，调谐电路中感应电流最强。(2)调谐：接收电路产生电谐振的过程叫做
9、调谐。(3)检波：从高频振荡中“检”出所携带的信号的过程，又称解调。(4)调谐电路：能够调谐的接收电路叫调谐电路。它的主要部分是由电感器 L 和电容器 C 组成，它产生的电磁振荡的固有频率等于： 。4、电磁波的发射电路为什么要采用开放电路？(1)普通的 LC 电路，在产生电磁振荡过程中，电场能主要封闭在电容器极板之间，磁场能大部分在线圈附近，不利于电磁能的发射，因此电路必须改成开放型的。(2)根据理论推论，振荡电路发射电磁波的功率与电磁波频率的四次方成正比，采用了开放电路，电容 C、电感 L 都很小，LC 电路的频率就很大，发射的无线电波的频率也变大，有利于电磁能量的发射。四、电视和雷达1、电
10、视(1)电视信号的发送在电视发射端，用摄像管将光信号转换成电信号，对高频电磁波进行调制，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去，在电视发射端，还同时发射伴音信号。(2)电视信号的接收在电视的接收端，通过调谐、检波将电信号送到显像管，由显像管将电信号还原成图像，还同时将伴音信号还原成声音。(3)电视传递的是活动图像摄像机每秒要传送 25 张画面，电视接收机也以同样的速率在荧光屏上显现这些画面，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们感觉到的便是活动影像。2、雷达(1)雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。(2)工作原理：是利用电磁波遇到障碍物要发生反射的特性工作的。(3)三个特点：雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端。雷达使用无线电波中直线性好、反射性能强的微波波段。雷达发射的是不连续的无线电波，每次发射时间约为百万分之一秒，两次发射的时间间隔为万分之一秒。
