《電磁波的傳播》知識(shí)清單一、電場(chǎng)1、電場(chǎng)的概念-電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，雖然看不見(jiàn)摸不著，但它真實(shí)存在哦。就像空氣一樣，你看不到它，但它就在那里。比如說(shuō)，當(dāng)你在雷雨天靠近高壓線(xiàn)的時(shí)候，你會(huì)感覺(jué)頭發(fā)有點(diǎn)豎起來(lái)，這就是電場(chǎng)在起作用呢。-電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。這就好比在一個(gè)磁場(chǎng)里，小磁針會(huì)受到磁力的作用一樣。2、電場(chǎng)強(qiáng)度-定義：電場(chǎng)強(qiáng)度是用來(lái)描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。它等于放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力與它的電荷量的比值。**這可是個(gè)重點(diǎn)哦，就像在一群人中找最有影響力的那個(gè)人，電場(chǎng)強(qiáng)度就是電場(chǎng)里最能體現(xiàn)電場(chǎng)特性的那個(gè)量。**-公式：E=F/q（E表示電場(chǎng)強(qiáng)度，F(xiàn)表示電場(chǎng)力，q表示電荷量）。比如說(shuō)，有一個(gè)電荷量為2庫(kù)侖的電荷，在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力是4牛，那么根據(jù)這個(gè)公式，這個(gè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是2牛每庫(kù)侖。-單位：牛每庫(kù)侖（N/C）。這個(gè)單位就像是一個(gè)標(biāo)簽，告訴你這個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度是用多大的力作用在每庫(kù)侖的電荷上。-電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，既有大小又有方向。它的方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向。這就好比給一個(gè)人指路，方向明確才能到達(dá)目的地。-考點(diǎn)：計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度、根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度判斷電荷受力方向。例如，在一個(gè)向右的電場(chǎng)強(qiáng)度為3N/C的電場(chǎng)中，放入一個(gè)正電荷，那么這個(gè)正電荷受到的電場(chǎng)力方向就是向右的。3、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度-公式：E=kQ/r2（k是靜電力常量，Q是場(chǎng)源電荷的電荷量，r是研究點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離）。這個(gè)公式就像是一把鑰匙，可以打開(kāi)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算的大門(mén)。-從這個(gè)公式可以看出，點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度與場(chǎng)源電荷的電荷量成正比，與距離的平方成反比。這就像燈光的亮度一樣，燈泡的功率越大（相當(dāng)于電荷量Q越大），離燈泡越近（相當(dāng)于r越小），燈光就越亮（電場(chǎng)強(qiáng)度E越大）。-考點(diǎn)：根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，分析不同距離下場(chǎng)源電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度變化。例如，有一個(gè)電荷量為5C的點(diǎn)電荷，在距離它3m的地方電場(chǎng)強(qiáng)度是多少呢？根據(jù)公式就可以計(jì)算出來(lái)啦。4、電場(chǎng)線(xiàn)-電場(chǎng)線(xiàn)是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線(xiàn)。它就像地圖上的等高線(xiàn)一樣，可以讓我們直觀地看到電場(chǎng)的情況。-電場(chǎng)線(xiàn)的特點(diǎn)：-電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)。這就好比水流從高處（正電荷）流向低處（負(fù)電荷）。-電場(chǎng)線(xiàn)在電場(chǎng)中不相交。因?yàn)槿绻嘟坏脑?huà)，在交點(diǎn)處就會(huì)有兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，這是不可能的，就像一個(gè)人不能同時(shí)往兩個(gè)方向走一樣。-電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大；電場(chǎng)線(xiàn)越疏的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越小。這就像看地圖上人口密度一樣，顏色越深（相當(dāng)于電場(chǎng)線(xiàn)越密）的地方，人口越多（電場(chǎng)強(qiáng)度越大）。-常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布：-正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是向外輻射狀的，就像太陽(yáng)發(fā)出的光線(xiàn)一樣。-負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是向內(nèi)會(huì)聚狀的，像把東西往中心吸進(jìn)去一樣。-等量同種電荷和等量異種電荷的電場(chǎng)線(xiàn)分布就比較復(fù)雜了，但只要記住它們的特點(diǎn)，也能很好地理解。比如說(shuō)等量異種電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是從正電荷指向負(fù)電荷，而且在兩電荷連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上電場(chǎng)強(qiáng)度方向是平行于連線(xiàn)的。二、電磁波與信息時(shí)代-電磁波的傳播1、電磁波的產(chǎn)生-變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這樣交替產(chǎn)生就形成了電磁波。這就像兩個(gè)人在接力賽一樣，電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相交替著往前傳遞能量。比如說(shuō)，當(dāng)你打開(kāi)收音機(jī)的時(shí)候，收音機(jī)里的電路會(huì)產(chǎn)生變化的電流，這個(gè)變化的電流就會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，從而接收到電臺(tái)發(fā)射的電磁波。-電磁波是由振蕩電路產(chǎn)生的。振蕩電路中的電容器充電和放電就會(huì)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。這就好比一個(gè)彈簧，一會(huì)兒壓縮（充電），一會(huì)兒伸長(zhǎng)（放電），這樣就產(chǎn)生了振動(dòng)（變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)）。2、電磁波的傳播特點(diǎn)-電磁波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。這是它很神奇的一點(diǎn)，就像光一樣，光也是一種電磁波，可以在宇宙中傳播，從遙遠(yuǎn)的恒星來(lái)到地球。-電磁波在真空中的傳播速度是光速，約為c=3×10?m/s。這個(gè)速度非?？?，一秒鐘可以繞地球好幾圈呢。-電磁波的傳播方向與電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向兩兩垂直，并且符合右手螺旋定則。這就像一個(gè)三維的坐標(biāo)軸一樣，三個(gè)方向互相垂直，有條不紊。-電磁波是橫波，它的振動(dòng)方向和傳播方向垂直。這就像繩子上的波一樣，繩子上下振動(dòng)（振動(dòng)方向），波卻是水平傳播（傳播方向）的。3、電磁波的波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系-公式：c=λf（c是波速，λ是波長(zhǎng)，f是頻率）。這個(gè)公式就像一個(gè)魔法公式，只要知道其中兩個(gè)量，就可以算出第三個(gè)量。-波長(zhǎng)是指相鄰兩個(gè)波峰或者波谷之間的距離。比如說(shuō)，在海里看海浪，從一個(gè)浪尖到下一個(gè)浪尖的距離就是波長(zhǎng)。-頻率是指單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。就像你心跳的次數(shù)一樣，一分鐘跳多少下就是頻率。-考點(diǎn)：根據(jù)公式計(jì)算波長(zhǎng)、頻率或者波速；分析不同頻率電磁波的波長(zhǎng)變化。例如，已知一種電磁波的頻率是100MHz，根據(jù)公式可以算出它的波長(zhǎng)是3m。4、電磁波譜-按照波長(zhǎng)或者頻率的順序把電磁波排列起來(lái)就形成了電磁波譜。-電磁波譜包括無(wú)線(xiàn)電波、微波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)等。-不同波段的電磁波有不同的特點(diǎn)和用途：-無(wú)線(xiàn)電波：波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最低。主要用于通信，像我們的收音機(jī)、手機(jī)都是利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)傳遞信息的。-微波：可以用來(lái)加熱食物，微波爐就是利用微波的特性。它的頻率比無(wú)線(xiàn)電波高一些。-紅外線(xiàn)：具有熱效應(yīng)，我們用的紅外線(xiàn)取暖器就是利用這個(gè)原理。另外，紅外線(xiàn)還可以用于遙控，像電視遙控器就是通過(guò)發(fā)射紅外線(xiàn)來(lái)控制電視的。-可見(jiàn)光：這是我們能看到的光，不同顏色的光波長(zhǎng)不同。比如說(shuō)紅色光的波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，紫色光的波長(zhǎng)比較短。-紫外線(xiàn)：有殺菌消毒的作用，但過(guò)量的紫外線(xiàn)對(duì)人體有害。-X射線(xiàn)：可以穿透物體，在醫(yī)學(xué)上用于透視，看看身體內(nèi)部有沒(méi)有問(wèn)題。-γ射線(xiàn)：能量很高，穿透力很強(qiáng)，在醫(yī)學(xué)和工業(yè)上也有很多應(yīng)用。5、電磁波的發(fā)射和接收-發(fā)射：-要發(fā)射電磁波需要有開(kāi)放電路。就像把東西放在一個(gè)開(kāi)放的盒子里，這樣才能把電磁波發(fā)射出去，而不是把它困在一個(gè)封閉的地方。-還需要對(duì)要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制就像是給貨物打包一樣，把要傳遞的信息（比如聲音、圖像等）加載到高頻電磁波上，這樣才能更好地發(fā)射出去。調(diào)制分為調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。-接收：-接收電磁波的天線(xiàn)要能夠接收到各種頻率的電磁波，然后通過(guò)調(diào)諧電路選出我們需要的頻率的電磁波。這就像在眾多的聲音中只聽(tīng)自己想聽(tīng)的聲音一樣。-然后再把接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，把加載的信息取出來(lái)。這就像把包裹拆開(kāi)，取出里面的東西一樣。最后再把信息還原成我們能理解的形式，比如聲音或者圖像。三、習(xí)題1、一個(gè)電荷量為3C的電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為6N，求該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？2、一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量為4C，在距離它5m的地方電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？（靜電力常量k=9×10?N·m2/C2）3、已知一種電磁波的頻率為50MHz，求它的波長(zhǎng)是多少？4、某電臺(tái)發(fā)射的電磁波波長(zhǎng)為10m，求它的頻率是多少？四、答案1、根據(jù)公式E=F/q，可得電場(chǎng)強(qiáng)度E=6N/3C=2N/C。2、根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=