《電磁波的傳播》知識清單一、電場1、電場的概念-電場是一種特殊的物質(zhì)，雖然看不見摸不著，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，當(dāng)你在雷雨天靠近高壓線的時(shí)候，你會(huì)感覺頭發(fā)有點(diǎn)豎起來，這就是電場在起作用呢。-電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用。這就好比在一個(gè)磁場里，小磁針會(huì)受到磁力的作用一樣。2、電場強(qiáng)度-定義：電場強(qiáng)度是用來描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量。它等于放在電場中某點(diǎn)的電荷所受電場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，電場強(qiáng)度就是電場里最能體現(xiàn)電場特性的那個(gè)量。**-公式：E=F/q（E表示電場強(qiáng)度，F(xiàn)表示電場力，q表示電荷量）。比如說，有一個(gè)電荷量為2庫侖的電荷，在電場中受到的電場力是4牛，那么根據(jù)這個(gè)公式，這個(gè)點(diǎn)的電場強(qiáng)度就是2牛每庫侖。-單位：牛每庫侖（N/C）。這個(gè)單位就像是一個(gè)標(biāo)簽，告訴你這個(gè)電場強(qiáng)度是用多大的力作用在每庫侖的電荷上。-電場強(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)算電場強(qiáng)度、根據(jù)電場強(qiáng)度判斷電荷受力方向。例如，在一個(gè)向右的電場強(qiáng)度為3N/C的電場中，放入一個(gè)正電荷，那么這個(gè)正電荷受到的電場力方向就是向右的。3、點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度-公式：E=kQ/r2（k是靜電力常量，Q是場源電荷的電荷量，r是研究點(diǎn)到場源電荷的距離）。這個(gè)公式就像是一把鑰匙，可以打開點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度計(jì)算的大門。-從這個(gè)公式可以看出，點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度與場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?。?，燈光就越亮（電場強(qiáng)度E越大）。-考點(diǎn)：根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，分析不同距離下場源電荷的電場強(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的地方電場強(qiáng)度是多少呢？根據(jù)公式就可以計(jì)算出來啦。4、電場線-電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線。它就像地圖上的等高線一樣，可以讓我們直觀地看到電場的情況。-電場線的特點(diǎn)：-電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)。這就好比水流從高處（正電荷）流向低處（負(fù)電荷）。-電場線在電場中不相交。因?yàn)槿绻嘟坏脑?，在交點(diǎn)處就會(huì)有兩個(gè)電場強(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。-電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小。電場線越密的地方，電場強(qiáng)度越大；電場線越疏的地方，電場強(qiáng)度越小。這就像看地圖上人口密度一樣，顏色越深（相當(dāng)于電場線越密）的地方，人口越多（電場強(qiáng)度越大）。-常見電場的電場線分布：-正點(diǎn)電荷的電場線是向外輻射狀的，就像太陽發(fā)出的光線一樣。-負(fù)點(diǎn)電荷的電場線是向內(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線分布就比較復(fù)雜了，但只要記住它們的特點(diǎn)，也能很好地理解。比如說等量異種電荷的電場線是從正電荷指向負(fù)電荷，而且在兩電荷連線的中垂線上電場強(qiáng)度方向是平行于連線的。二、電磁波與信息時(shí)代-電磁波的傳播1、電磁波的產(chǎn)生-變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，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，電場和磁場互相交替著往前傳遞能量。比如說，當(dāng)你打開收音機(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)生變化的電場和磁場，從而接收到電臺發(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和磁場。這就好比一個(gè)彈簧，一會(huì)兒壓縮（充電），一會(huì)兒伸長（放電），這樣就產(chǎn)生了振動(dòng)（變化的電場和磁場）。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方向、磁場方向兩兩垂直，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、頻率和波速的關(guān)系-公式：c=λf（c是波速，λ是波長，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。-波長是指相鄰兩個(gè)波峰或者波谷之間的距離。比如說，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。-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、頻率或者波速；分析不同頻率電磁波的波長變化。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是3m。4、電磁波譜-按照波長或者頻率的順序把電磁波排列起來就形成了電磁波譜。-電磁波譜包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。-不同波段的電磁波有不同的特點(diǎn)和用途：-無線電波：波長最長，頻率最低。主要用于通信，像我們的收音機(jī)、手機(jī)都是利用無線電波來傳遞信息的。-微波：可以用來加熱食物，微波爐就是利用微波的特性。它的頻率比無線電波高一些。-紅外線：具有熱效應(yīng)，我們用的紅外線取暖器就是利用這個(gè)原理。另外，紅外線還可以用于遙控，像電視遙控器就是通過發(fā)射紅外線來控制電視的。-可見光：這是我們能看到的光，不同顏色的光波長不同。比如說紅色光的波長比較長，紫色光的波長比較短。-紫外線：有殺菌消毒的作用，但過量的紫外線對人體有害。-X射線：可以穿透物體，在醫(yī)學(xué)上用于透視，看看身體內(nèi)部有沒有問題。-γ射線：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)射電磁波需要有開放電路。就像把東西放在一個(gè)開放的盒子里，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。-還需要對要發(fā)射的信號進(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：-接收電磁波的天線要能夠接收到各種頻率的電磁波，然后通過調(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自己想聽的聲音一樣。-然后再把接收到的信號進(jìn)行解調(diào)，把加載的信息取出來。這就像把包裹拆開，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的電荷在電場中某點(diǎn)受到的電場力為6N，求該點(diǎn)的電場強(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，求它的波長是多少？4、某電臺發(fā)射的電磁波波長為10m，求它的頻率是多少？四、答案1、根據(jù)公式E=F/q，可得電場強(qiáng)度E=6N/3C=2N/C。2、根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式E=