第五章++初識電磁場與電磁波+知識點總結 高二上學期物理魯科版（2019）必修第三冊

2/2新教材魯科版2019版物理必修第三冊第5章知識點清單目錄第5章初識電磁場與電磁波第1節(jié)磁場及其描述第2節(jié)電磁感應現(xiàn)象及其應用第3節(jié)初識電磁波及其應用第4節(jié)初識光量子與量子世界第5章初識電磁場與電磁波第1節(jié)磁場及其描述一、磁場磁感應強度1.磁場：在磁體或電流周圍空間存在的一種特殊物質。2.磁場的基本性質：磁場能夠對磁體產生力的作用，令磁體與磁體間相互吸引或排斥，使磁針發(fā)生偏轉。3.磁場的方向：人們把磁場中某點小磁針靜止時北極的指向規(guī)定為該點磁場的方向。4.磁感應強度(1)物理意義：描述磁場的強弱和方向的物理量。(2)定義：物理學中，把垂直于磁場方向的一小段通電直導線受到的力F與電流I和直導線長度l的乘積之比，稱為磁感應強度。(3)公式：B=F(4)單位：在國際單位制中，其單位是特斯拉，簡稱特，符號是T，1T=1NA?m(5)矢量性：磁感應強度是矢量，磁場中某點的磁感應強度方向，即該點的磁場方向，也就是放在該點的小磁針靜止時N極的指向。二、磁感線1.磁感線：在磁場中畫出一些假想曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。2.磁感線的特點(1)用來形象地描述磁場。(2)在磁場中的磁感線分布越密，表示磁感應強度越大。3.勻強磁場：在磁場的某個區(qū)域內，如果各點的磁感應強度大小和方向都相同，則這個區(qū)域的磁場稱為勻強磁場。在勻強磁場中，磁感線是一組平行且等間距的直線。三、電流的磁場1.通電直導線的磁場：用右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流的方向一致，則四指彎曲的方向就是磁感線的環(huán)繞方向(如圖甲所示)。甲乙丙

2.環(huán)形電流的磁場：讓右手彎曲四指的方向與環(huán)形電流的方向一致，則伸直拇指所指的方向是環(huán)形電流中心軸線處的磁感線方向(如圖乙所示)。3.通電螺線管的磁場：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向與電流的方向一致，則伸直拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的方向，也就是說，拇指指向通電螺線管的北極(N極)(如圖丙所示)。四、磁的應用及意義1.指南針與航海業(yè)的發(fā)展(1)古人對磁技術的應用中，首屈一指的當數(shù)我國發(fā)明的指南針。(2)指南針的發(fā)明，促進了人類文明的傳播，使航海事業(yè)得到了發(fā)展。2.磁與現(xiàn)代技術(1)磁與交通：①磁技術在交通工具中的典型應用是高速磁浮列車。磁浮列車有常導電磁鐵吸引式和超導電磁鐵相斥式兩種形式。②原理：運用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質。(2)磁與醫(yī)療：核磁共振成像技術是磁在醫(yī)學診斷方面的重要應用。(3)磁的其他應用：發(fā)電機、電動機，電冰箱的磁密封條，微波爐產生微波的磁控管，收音機和電視機的多種磁元件等。五、對磁感應強度的理解1.磁場的客觀性磁場雖然看不見、摸不著，不是由分子、原子組成的，但是客觀存在于磁體的周圍、電流的周圍。場和實物是物質存在的兩種形式。2.磁場的基本性質對放入其中的磁體或電流有力的作用。磁體與磁體之間、磁體與電流之間、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。3.對定義式B=FIl(1)B=FIl因為在磁場中某點通電直導線受力的大小除和磁場強弱、電流I和導線長度l有關以外，還和導線的放置方向有關。(2)導線在磁場中的放置方向不同，所受磁場力也不相同。當通電導線與磁場方向平行時，通電導線受力為零，所以我們不能根據(jù)通電導線受力為零來判定磁感應強度B的大小為零。六、對磁感線的理解1.磁感線的特點(1)磁感線是為了形象地描述磁場而假想出來的有方向的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實曲線。(2)磁感線的疏密反映磁場的強弱，磁感線越密的地方表示磁場越強，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。(3)磁感線上任意一點的切線方向就是該點的磁場方向。(4)磁感線是閉合曲線，不相交，不相切，也不中斷。(5)磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內部由S極指向N極。2.常見磁體的磁感線第2節(jié)電磁感應現(xiàn)象及其應用一、磁通量1.磁通量(1)定義：設在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直、面積為S的平面(如圖所示)，我們把磁感應強度B與面積S的乘積，稱為穿過這個平面的磁通量，簡稱磁通，用Φ表示。(2)計算公式：Φ=BS，此公式的適用條件為勻強磁場且磁感線與平面垂直。(3)單位：國際單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb，1Wb=1T·m2。2.用磁感線定義磁感應強度：垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應強度的大小。3.磁通密度(1)定義：磁感應強度在數(shù)值上等于穿過垂直于磁感線的單位面積的磁通量。人們還把磁感應強度稱為磁通密度。(2)公式：B=ΦSn，其中S(3)單位：Wb/m2，1T=1Wb/m2=1N/(A·m)。二、電磁感應現(xiàn)象1.產生感應電流的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產生電流。2.電磁感應：因閉合回路的磁通量變化而產生電流的現(xiàn)象。3.感應電流：電磁感應中所產生的電流。三、電磁感應的應用1.計算機磁盤與磁記錄(1)信息記錄。(2)信息讀取2.無線充電3.動圈式話筒四、磁通量的理解與計算1.磁通量的計算(1)公式：Φ=BS。適用條件：①勻強磁場；②磁感線與平面垂直。(2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。如果磁場B不與我們研究的對象垂直，例如圖中的S，則有S⊥=Scosθ，則Φ=BScosθ，式中S·cosθ即面積S在垂直于磁感線方向上的投影，我們稱為“有效面積”。2.磁通量的正、負(1)磁通量是標量，但有正、負，當磁感線從某面穿入時，磁通量為正值，當磁感線從此面穿出時，磁通量為負值。(2)若同時有方向相反的磁感線穿過同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過該平面的磁通量Φ=Φ1-Φ2。3.磁通量的變化量(1)當B不變，有效面積S變化時，ΔΦ=B·ΔS。(2)當B變化，S不變時，ΔΦ=ΔB·S。(3)B和S同時變化，則ΔΦ=Φ2-Φ1。五、電磁感應現(xiàn)象的理解1.理解感應電流產生的條件判斷感應電流有無時必須明確兩點明確電路是否為閉合電路判斷穿過回路的磁通量是否發(fā)生變化穿過閉合電路的磁通量變化情況B不變、S變。例：閉合電路的一部分導體切割磁感線時B變、S不變。例：線圈與磁體之間發(fā)生相對運動時B和S都變。注意：此時可由ΔΦ=Φt-Φ0計算并判斷磁通量是否變化B和S大小都不變，但兩者之間的夾角變。例：線圈在磁場中轉動時第3節(jié)初識電磁波及其應用第4節(jié)初識光量子與量子世界一、電磁波的產生1.麥克斯韋電磁場理論(1)麥克斯韋提出，在變化的磁場周圍會激發(fā)出一種電場，不管有無閉合電路，變化的磁場激發(fā)的電場總是存在的。(2)變化的電場也能夠產生磁場。2.電磁場和電磁波(1)電磁場的產生：振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場，振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場，周期性變化的電場、磁場相互激發(fā)，形成的電磁場一環(huán)套一環(huán)，如圖所示。?(2)電磁場并非簡單地將電場、磁場相加，而是相互聯(lián)系、不可分割的統(tǒng)一整體。在電磁場示意圖中，電場E和磁場B，在空間相互激發(fā)，相互垂直，以光速c在空間傳播。(3)變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起，就會在空間形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場。這種在空間交替變化并傳播出去的電磁場就形成了電磁波。3.光的本質是電磁波。4.電磁波證實：赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，從而證實了麥克斯韋電磁場理論。二、電磁波的應用、電磁污染及防護1.電磁波的應用(1)手機通信(2)雷達①雷達的工作原理電磁波遇到障礙物會被反射回來，根據(jù)信號的返回時間和方向，判斷遠處物體的方位。②雷達的用途：探測目標、導航、預報天氣、繪制地圖等。(3)衛(wèi)星通信①原理：利用地球同步衛(wèi)星傳遞微波通信信號。②優(yōu)點：覆蓋面廣、通信距離長、不受地理位置的限制，以及投資少、見效快等③分類：國際衛(wèi)星通信、區(qū)域衛(wèi)星通信和國內衛(wèi)星通信。(4)射電望遠鏡：利用接收宇宙中發(fā)射出的電磁波信號來探測宇宙天體。2.電磁污染及防護(1)電磁污染又稱電磁波污染或射頻輻射污染。過量的電磁波輻射對心臟、血液和眼睛等都有很大的危害。(2)電磁波污染的防護從物理學角度看，可以從電磁波源、電磁波的傳播途徑以及受輻射的人這三個方面進行。三、光的量子化與量子世界1.光的量子化(1)光的本質的認識過程①牛頓觀點：光是從光源射出的具有高速度的粒子流。②惠更斯觀點：光像水波一樣，也是一種波，叫光波。③麥克斯韋觀點：光是一種電磁波。④愛因斯坦觀點：提出光量子的概念，認為光是一份份的光子。(2)光的波粒二象性光既具有波動特性，又具有粒子特性，即具有波粒二象