第五章++初識電磁場與電磁波+知識點(diǎn)總結(jié) 高二上學(xué)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(diǎn)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(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用第3節(jié)初識電磁波及其應(yīng)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(yīng)強(qiáng)度1.磁場：在磁體或電流周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。2.磁場的基本性質(zhì)：磁場能夠?qū)Υ朋w產(chǎn)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(zhuǎn)。3.磁場的方向：人們把磁場中某點(diǎn)小磁針靜止時(shí)北極的指向規(guī)定為該點(diǎn)磁場的方向。4.磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場的強(qiáng)弱和方向的物理量。(2)定義：物理學(xué)中，把垂直于磁場方向的一小段通電直導(dǎo)線受到的力F與電流I和直導(dǎo)線長度l的乘積之比，稱為磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，即該點(diǎn)的磁場方向，也就是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)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(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)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(diǎn)(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(yīng)強(qiáng)度越大。3.勻強(qiáng)磁場：在磁場的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，則這個(gè)區(qū)域的磁場稱為勻強(qiáng)磁場。在勻強(qiáng)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(dǎo)線的磁場：用右手握住導(dǎo)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(nèi)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(yīng)用及意義1.指南針與航海業(yè)的發(fā)展(1)古人對磁技術(shù)的應(yīng)用中，首屈一指的當(dāng)數(shù)我國發(fā)明的指南針。(2)指南針的發(fā)明，促進(jìn)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(shù)(1)磁與交通：①磁技術(shù)在交通工具中的典型應(yīng)用是高速磁浮列車。磁浮列車有常導(dǎo)電磁鐵吸引式和超導(dǎo)電磁鐵相斥式兩種形式。②原理：運(yùn)用磁鐵“同性相斥，異性相吸”的性質(zhì)。(2)磁與醫(yī)療：核磁共振成像技術(shù)是磁在醫(yī)學(xué)診斷方面的重要應(yīng)用。(3)磁的其他應(yīng)用：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，電冰箱的磁密封條，微波爐產(chǎn)生微波的磁控管，收音機(jī)和電視機(jī)的多種磁元件等。五、對磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)物是物質(zhì)存在的兩種形式。2.磁場的基本性質(zhì)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?yàn)樵诖艌鲋心滁c(diǎn)通電直導(dǎo)線受力的大小除和磁場強(qiáng)弱、電流I和導(dǎo)線長度l有關(guān)以外，還和導(dǎo)線的放置方向有關(guān)。(2)導(dǎo)線在磁場中的放置方向不同，所受磁場力也不相同。當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，通電導(dǎo)線受力為零，所以我們不能根據(jù)通電導(dǎo)線受力為零來判定磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為零。六、對磁感線的理解1.磁感線的特點(diǎn)(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(shí)曲線。(2)磁感線的疏密反映磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場越弱。(3)磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)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(nèi)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(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用一、磁通量1.磁通量(1)定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)與磁場方向垂直、面積為S的平面(如圖所示)，我們把磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，稱為穿過這個(gè)平面的磁通量，簡稱磁通，用Φ表示。(2)計(jì)算公式：Φ=BS，此公式的適用條件為勻強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度：垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。3.磁通密度(1)定義：磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)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(yīng)現(xiàn)象1.產(chǎn)生感應(yīng)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(huì)產(chǎn)生電流。2.電磁感應(yīng)：因閉合回路的磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。3.感應(yīng)電流：電磁感應(yīng)中所產(chǎn)生的電流。三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用1.計(jì)算機(jī)磁盤與磁記錄(1)信息記錄。(2)信息讀取2.無線充電3.動(dòng)圈式話筒四、磁通量的理解與計(jì)算1.磁通量的計(jì)算(1)公式：Φ=BS。適用條件：①勻強(qiáng)磁場；②磁感線與平面垂直。(2)在勻強(qiáng)磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ=BS中的S應(yīng)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(fù)(1)磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，當(dāng)磁感線從某面穿入時(shí)，磁通量為正值，當(dāng)磁感線從此面穿出時(shí)，磁通量為負(fù)值。(2)若同時(shí)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(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ=B·ΔS。(2)當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ=ΔB·S。(3)B和S同時(shí)變化，則ΔΦ=Φ2-Φ1。五、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解1.理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件判斷感應(yīng)電流有無時(shí)必須明確兩點(diǎn)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(dǎo)體切割磁感線時(shí)B變、S不變。例：線圈與磁體之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)B和S都變。注意：此時(shí)可由ΔΦ=Φt-Φ0計(jì)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第3節(jié)初識電磁波及其應(yīng)用第4節(jié)初識光量子與量子世界一、電磁波的產(chǎn)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(huì)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(chǎn)生磁場。2.電磁場和電磁波(1)電磁場的產(chǎn)生：振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場，振蕩磁場產(chǎn)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(huì)在空間形成一個(gè)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(zhì)是電磁波。4.電磁波證實(shí)：赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，從而證實(shí)了麥克斯韋電磁場理論。二、電磁波的應(yīng)用、電磁污染及防護(hù)1.電磁波的應(yīng)用(1)手機(jī)通信(2)雷達(dá)①雷達(dá)的工作原理電磁波遇到障礙物會(huì)被反射回來，根據(jù)信號的返回時(shí)間和方向，判斷遠(yuǎn)處物體的方位。②雷達(dá)的用途：探測目標(biāo)、導(dǎo)航、預(yù)報(bào)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(diǎn)：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(nèi)衛(wèi)星通信。(4)射電望遠(yuǎn)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(hù)(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(hù)從物理學(xué)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(gè)方面進(jìn)行。三、光的量子化與量子世界1.光的量子化(1)光的本質(zhì)的認(rèn)識過程①牛頓觀點(diǎn)：光是從光源射出的具有高速度的粒子流。②惠更斯觀點(diǎn)：光像水波一樣，也是一種波，叫光波。③麥克斯韋觀點(diǎn)：光是一種電磁波。④愛因斯坦觀點(diǎn)：提出光量子的概念，認(rèn)為光是一份份的光子。(2)光的波粒二象性光既具有波動(dòng)特性，又具有粒子特性，即具有波粒二象