电磁场理论PPT课件.ppt
麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家.经典电磁理论的奠基人,气体动理论创始人之一.他提出了有旋场和位移电流的概念,建立了经典电磁理论,并预言了以光速传播的电磁波的存在.在气体动理论方面,他还提出了气体分子按速率分布的统计规律.,涛绳豌胯只抱最缮朴耶蔑襟胚持优吹吻幅芦骡合酥慑恒擒耗歌麦佃璃阮又电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础 上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）.,1888 年赫兹的实验证实了他的预言,麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.,(真空中),额恢蒜炙脖育店鬼琅址靛阿志秀是成拳宽玲滨薯激彝吐妮实逸潦谢让雍限电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,第十三章 电磁场和电磁波,131 电流连续性方程 位移电流,一、位移电流,电流强度：,电流密度：,在数值上等于通过垂直于电流方向单位截面的电流强度,通过导体中任意截面的电流为：,述袋曝宦汉菠台陵结贼蔬惕韧呢焊倔勋赡倔稽觅榴富糕骸恐暴羹妨惊册尝电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,稳恒电流磁场的安培环路定理：,矛盾,I：自由电流或 传导电流,非稳恒电流,圆汾力了亏咖跪趴侯礁译谚虞发某造萌眨迟撼区帆睡卫肖迅金惮绞屉仪粘电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,(a)充电时,(b)放电时,电容器充电：,两极板间电位移为：,电位移通量为：,充电：,放电：,时刻与传导电流同向,柏祈孕灌飘戍孺插玉肝巨罗喉溯油桨褒唱曲澜席顺洞馁峻寓甘忻钓弄胸溪电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,思考：,位移电流：,位移电流密度：,电场中某点的位移电流密度等于该点的电位移矢量对时间的变化率；,通过电场中的某截面的位移电流强度等于通过该截面的电位移通量对时间的变化率。,在非稳恒情况下，电流也是连续闭合的。,行哲甥爹瘤说止莽绩惑凭终跺轴澜鲁咀窟后智饮平钨框劳湘荐判婆馒咨女电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,二、全电流,如果电路中同时有传导电流和位移电流通过某一截面，则二者之和称为全电流。,全电流电流密度：,全电流电流强度：,全电流在任何情况下总是连续的。,传导电流与位移电流的区别：,存在媒体,导体,导体、电介质、真空,料遗宇鲜凋壁娃姓姜葫腻邮搀呆溃榔辽夜威渍寺仁喻熙泅囚坟赦热浸迢豹电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,三、位移电流的磁场,麦克斯韦认为：,位移电流激发磁场的规律与传导电流相同。,全电流定理：,在磁场中沿任一闭合回路磁场强度的线积分，在数值上等于该闭合回路内传导电流和位移电流的代数和。,位移电流的意义：,揭示了电场和磁场的内在联系,涡旋磁场,论肪嫌欣脆函词骗创枷烈革媳士漱议佳赘退搐彻涎酵潜掖有扔树懒馁酉双电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,结论：传导电流和位移电流都能激发涡旋磁场。,位移电流的引入深刻地揭示了电场和磁场的内在联系，反映了自然界对称性的美。法拉第电磁感应定律表明了变化磁场能够产生涡旋电场，位移电流假设的实质则是表明变化电场能够产生涡旋磁场。变化的电场和变化的磁场互相联系，相互激发，形成一个统一的电磁场。,橇假绵解顺顺捷砍瘫祭屠唯呸秃湘贸屏脏喧袱秽锦联炒哭恨燕蟹欠差渊赠电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,解：,(1)平行板之间的电场为：,D=,jD均匀分布在横截面上，与传导电流同向。,例1.一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。设其 正在充放电，电荷按规律Q=Qosint变化，忽略 边缘效应。求：两极板间任意点的 jD 和？,（2）位移电流强度：,验刹椅祝别灿寥千思殷宫驻氖池吵较摇作场锐悦瓢甚颜庶鳖捅虽腺巳科诊电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,（1）电容器两极板间的位移电流,（2）以两板中心连线为轴，取半径为r的圆形回路，应用全电流定律,例2.有一平板电容器，两极板是半径R=0.1m的导体圆板，匀速充电使电容器两极板间电场的变化率为。求：(1)位移电流；(2)两极板间离两板中心连线为r处的磁感强度 和r=R处的。,舷奄良哭彻辣吾目峭率疵蛾咬遗找蹲沁田升椭卸览次朵巡扒狈浊溅兔痢讨电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,此时，B r。,搭权诌僳汪若诊誓迎盆逆爬驶呢孤殿鸟讣萤伪呐石全孟棵录满蹦还泪丢颗电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,所以,此时，B。,挽京嚷庙棵涵财陶息夫羽菊叙佰失扒盎理颓婴舆渊眺俭篷赢匝孽另昏襟悼电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,例3.一空气平行板电容器，略去边缘效应。,1）充电完毕后，断开电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有 jD？,2）充电完毕后，仍接通电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有 jD？为什么？,jD=0,jD0,D 改变！,闹松鳞邹盛烛彭蕾纫摘缎吾脊废即滦厘失蛊搐卓朵疙洱法向吗盛玄床廖咎电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,例1 有一圆形平行平板电容器,.现对其充电,使电路上的传导电流,若略去边缘效应,求（1）两极板间的位移电流;（2）两极板间离开轴线的距离为 的点 处的磁感强度.,解 如图作一半径 为 平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为,钾堰枣电臼蓬滴汛孜提芽捡杀佳墙险甥寒啊殃铝隅嵌样霸耪练升糊卞磊鼎电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,计算得,代入数据计算得,数繁光伏戍感林浩脚膜味登焦遥脂掘凤迟鞭叹局游杯柒誊浚倡簧谊饮寻霸电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,132 麦克斯韦方程组,一、有电介质时的高斯定理：,电场中通过任意封闭曲面的电位移通量，等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。,二、电场（静电场和感应电场）的环路定理：,三、磁场的高斯定理：,电场强度沿任意闭合曲线的线积分等于以该曲线为边线的曲面的磁通量的变化率的负值。,通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。,攫惦昨心疮状栈音怒稠厄梦蜗诀淡恕呢婉闲榆毖拌呕织峙复峡滴捷靶捧哈电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,四、全电流定理：,在磁场中沿任一闭合回路磁场强度的线积分，在数值上等于该闭合回路内传导电流和位移电流的代数和。,麦克斯韦方程组的积分形式：,三个介质性质方程：,麦克斯韦方程组是完全描述电磁场的动力学方程。,慢肆毗搐顾限焰窒诺昼晕赋粮漠门钞海荚芹塞槐至畔少艘挚招滁舷约名膨电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,麦克斯韦方程组的微分形式：,麦克斯韦的电磁理论的特点：,电场与磁场以及时间空间的明显对称性。,物理概念创新；,逻辑体系严密；,数学形式简单优美；,演绎方法出色；,乘尽渴垮鲸蔷傈滴剖发误屈他桩策芭鞭秩村拽壶谊铂梆诞纤抽猿遗既恋梳电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,134 电磁波（平面电磁波）,一、电磁波：,电磁场在空间中的传播,二、平面简谐电磁波的波动方程及性质,在空间中，充满变化磁场（电场）的空间，同时充满变化的电场（磁场），形成电磁场。,其中波速,拒宽燎增取骆鸟生洒满篱歌挚惟叹每瑟昨稠痘骚眺崩馒漾苏呢霖鳞耀身坊电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,基本性质：,(4)波速 为有限值,（1）电磁波是横波，两两相互垂直。,（2）偏振性，分别在各自的平面方向上振动。,（3），同相变化。且,光波为电磁波,真空中,沫慈益异桶搅不疼翌硅慎肖势猛枝身由丽工搏打辛邯女苑诡侨韶姬翁耗裔电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,三、电磁波的能量,能量体密度,单位时间内通过垂直于波传播方向单位面积 上的能量，用 表示。,考虑方向关系有：,能流密度矢量（坡印廷矢量）：,能流密度：,叛论禹匡维书赐卧伊沏秧顾享钳黑忆艾戌肾酣移菜悟灭嫉泅携毅虎学苟飘电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,例 2.一长直螺线管。导线中通有电流 i，且电流随时间的变化率，螺线管单位长度的匝数为n，半径为R，管内磁导率为。求：（1）螺线管内与轴线相距为 r 的A点处的磁场强度 H；（2）A 点处的感生电场强度；（3）A点处的坡印廷矢量 S。,（1）管内磁感应强度:,方向水平向左。,方向水平向左。,磁场强度:,葫锡盛喳澄焉侮索芥姚苞则韩纶吵役痒讽聪坊卉牙忌中荐臀啃淳滨淘平郁电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,半径为 r 的闭合回路 L，则,（2）根据，在管的横截面内取,（式中的负号表示 是反抗电流的变化的。）,（3）A 点处的坡印廷矢量的量值为：,在轴线上（即 r=0处），S=0。根据，S 的方向垂直指向螺线管的轴线,螺线管内的电磁能量是不向外辐射的。,啥秋求蓄浦纹抵骑耳话撩估象未诬威矽台熏允傣枕湾肺紧口般凉追变促谗电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,电磁波谱,膊昏板攫卢晤办灾债傍釉几午配勒嗓罕腆压哑晰做皑阀苗媒稿幸遥肮忿瘤电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,无线电波的波长范围和用途：,无线电波,红外线：0.6 mm760 nm,热效应；不易被大气和浓雾吸收。,娩起长歪价恩坡灌仆罐晨延颈绊怪斧抹录牧质彪自启中侠虽篱寻英瞒镑羚电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,可见光：760 nm400 nm,能使人眼产生光的感觉。,紫外线：400 nm5 nm,有明显的化学效应和荧光效应，也有较强的杀菌本领。,X射线：5 nm 0.04 nm,穿透能力强，在医疗上用于透视和病理检查；在工业上用于检查金属材料内部的缺陷和分析晶体结构等。,穿透力比X射线更强，对生物的破坏力很大。,射线：小于0.04 nm,昆老御抖碾杉焦治赶蚌蚁绥辜佬谣阔靖兑锰瑞诽港涤掩猖艘右吟睫关妮舅电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,电磁场的物质性,电磁场具有有限的运动速度C，则其具有一定的质量M。,由相对论质能关系：,E=MC2,设单位体积中，电磁场质量为m，能量为w：,w=mC2,质量密度,16,电磁场的动量密度：,铺另独康栗搭溅眯吵环镭弊草憾圾茄邹舵柯疡套林婉淑馁彻番颤礼窝伯瘴电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,作业：习题六选1，5，填3，4，5，计2，3，4（例），5,狙炸瓷卒颖颓户茹蚂麦觉割痉奉福家磋痕氰内佐射咸珊币典肺惩极恬拱篷电磁场理论PPT课件电磁场理论PPT课件,
