电磁场与电磁波++ppt课件PPT文件格式下载.ppt

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稳定场问题：

稳定场S是以是以L为周界的任一曲面。

取以为周界的任一曲面。

取以L为为周界的两曲面周界的两曲面S1,S2则则或或非稳场非稳场？

对稳定场：

非稳定场：

闭面外法线为正，闭面外法线为正，闭面中闭面中S2的法向的法向与独立时相反。

与独立时相反。

S1S2图图8.11电容充电电容充电IL例如电容充放电时，参见图例如电容充放电时，参见图8.11矛盾矛盾！

#2.假说：

假说：

注意到注意到1）电流断了，但电容两极电量电流断了，但电容两极电量+q，-q相等；

相等；

2）电流变化的同时，电流变化的同时，q变，变，变，变，变。

变。

Maxwell提出：

提出：

除传导电流除传导电流外，还有外，还有位移电流位移电流，它与，它与有关，有关，而总的电流密度称为全电流密度而总的电流密度称为全电流密度全电流全电流安培环路定律安培环路定律或或#3.推导：

推导：

按假说按假说显然显然或或非稳场也适用非稳场也适用则则电荷守恒电荷守恒高斯定理高斯定理或或或或4.讨论：

讨论：

1）只要只要，就有，就有，所以所以位移电流可存在于导体、介质及真空中；

位移电流可存在于导体、介质及真空中；

2）由由可得可得其中：

其中：

是与电荷无关的纯粹位移电流，是与电荷无关的纯粹位移电流，电场变化电场变化激发磁场激发磁场是电极化强度的时间变化率，是电极化强度的时间变化率，设分子电矩设分子电矩，分子数密度，分子数密度n,则电极化强度则电极化强度所以所以极化时电荷的规则运动极化时电荷的规则运动或或极化电流密度。

极化电流密度。

#3）I0与与ID比较：

比较：

与与自由电荷运动相当自由电荷运动相当产生焦耳热产生焦耳热存在导体、介质及真空中；

存在导体、介质及真空中；

只存在于导体中只存在于导体中不产生焦耳热不产生焦耳热I0ID束缚电荷运动束缚电荷运动电场变化电场变化与与相当相当真空真空中可以有中可以有光光存在，可以有存在，可以有场场存在。

存在。

#4）真空中：

真空中：

因此因此变化电场激发磁场，右螺旋变化电场激发磁场，右螺旋又又变化磁场激发电场，左螺旋变化磁场激发电场，左螺旋图图8.12电磁场互激电磁场互激一般地说：

一般地说：

变化电场激发涡旋磁场变化电场激发涡旋磁场,变化磁场激发涡旋电场变化磁场激发涡旋电场,电场与磁场密切联系着。

电场与磁场密切联系着。

静电场与稳恒磁场只是电磁静电场与稳恒磁场只是电磁场在一定条件下的特殊形式。

场在一定条件下的特殊形式。

Onepagemore三三.Maxwell方程组方程组或或各向同性均匀介质中各向同性均匀介质中这里这里【附注附注】：

散度：

div=divergence旋度：

旋度：

rot=rotation耐普拉算子：

耐普拉算子：

1.Maxwell方程组可写成：

方程组可写成：

2.算符说明：

算符说明：

#2电磁波电磁波一一.电磁波的产生与传播电磁波的产生与传播广义的电磁辐射包括无线电波、微波、红外线、可见广义的电磁辐射包括无线电波、微波、红外线、可见光、光、X射线、射线、射线等。

对无线电波（射线等。

对无线电波（kHzMHz）而言，而言，可用振荡电路产生电磁振荡：

可用振荡电路产生电磁振荡：

当电阻很小时当电阻很小时在电路中作受迫振动，直流电源供电。

在电路中作受迫振动，直流电源供电。

1）频率足高：

频率足高：

辐射功率辐射功率，固有频率，固有频率，2）电路开放（天线）：

参见图电路开放（天线）：

参见图8.21。

L、C必须足小。

必须足小。

3）振荡偶极子模型：

振荡偶极子模型：

图图8.93振荡电偶极子振荡电偶极子图图8.93振荡磁偶极子振荡磁偶极子（a）（b）（c）图图8.21发射示意图发射示意图1.设设无限大均匀介质中无限大均匀介质中2传播中的电磁波传播中的电磁波

（1）由由和和得得返返片片132.简化：

简化：

为简单，再设为简单，再设E,B仅是仅是y和和t的函数，即的函数，即或或代入式代入式

（1）得得沿沿Y方向讨论方向讨论和和

（2）可见可见By，Ey为常量，不传播，可令为常量，不传播，可令Ey=By=0。

不随空间变化不随空间变化不随时间变化不随时间变化横波横波片片24片片123.取坐标：

取坐标：

适当取坐标，使适当取坐标，使代入式代入式

（2）得得故故即即则则则则

（2）4.消元：

消元：

由由式式

（2）消去消去Bx，得得令令则则同理，消去同理，消去Ez，得，得沿沿Y方向传播的平面电磁波。

方向传播的平面电磁波。

（2）5.真空中的光速：

真空中的光速：

实验测得实验测得则波速则波速即即预言：

预言：

光是一种电磁波。

经典电磁理论：

电子跃迁而发光。

真空中的光速真空中的光速6.特解：

特解：

（3）将式将式（3）代入式代入式

（2）中并积分得中并积分得则则或或

（2）

【讨论讨论】：

1.预言电磁波的存在，是横波；

预言电磁波的存在，是横波；

2.光是一种电磁波；

光是一种电磁波；

3.同相；

同相；

4.成右螺旋；

成右螺旋；

O三三.坡印廷坡印廷（Poynting）矢量矢量能量密度：

能量密度：

能流密度：

即即或或坡印廷矢量坡印廷矢量能流密度能流密度辐射强度辐射强度I简例：

简例：

如图所示如图所示,电容器充电容器充电过程电过程四四.电磁波的物质性电磁波的物质性1.客观存在是物质的基本属性之一；

客观存在是物质的基本属性之一；

2.电磁波具有能量、动量、质量和动量矩等；

电磁波具有能量、动量、质量和动量矩等；

3.光具有粒子性光具有粒子性光子，光子，能量能量动量动量质量质量4.电磁波服从物质基本定律电磁波服从物质基本定律1）物质不灭定律物质不灭定律2）能量守恒与转换定律能量守恒与转换定律3）质能关系质能关系4）动量守恒定律动量守恒定律5）动量矩守恒定律动量矩守恒定律5.电磁波独立存在，不依附电荷；

电磁波独立存在，不依附电荷；

6.与实物粒子可以互换与实物粒子可以互换正、负电子对正、负电子对两个光子两个光子q与一般物质不同与一般物质不同1.光子无静止质量；

光子无静止质量；

2.真空中光速不变；

真空中光速不变；

3.电磁波具有空间共存性。

电磁波具有空间共存性。

电磁波是一种特殊的物质电磁波是一种特殊的物质五五.电磁波谱电磁波谱VHF,FMRFMW电子电子,核自核自旋旋UHF晶体晶体IR分子振分子振,转动转动热电偶热电偶UV内内,外层电子外层电子光电管光电管可见光可见光外层电子外层电子人眼人眼波波谱谱微观源微观源检测方法检测方法人工源人工源电力电力交流发电机交流发电机电子线路电子线路电子线路电子线路行波管行波管磁控管磁控管速调管速调管热物体热物体,灯灯,电火花电火花弧光弧光,激光激光X-ray内层电子内层电子电离室电离室X-射线管射线管-ray原子核原子核加速器加速器盖革计数管盖革计数管q无线电波谱无线电波谱名名称称波波长长频频率率主主要要用用途途分米波分米波1m10cm0.33Gc厘米波厘米波10cm1cm330Gc毫米波毫米波1cm0.1cm30300Gc长长波波30000m3000m10-100kc越洋长越洋长距离通距离通讯和导讯和导航航3000m200m中中波波1001500kc无线无线电广电广播播200m50m中中短短波波1.56Mc电报电报通讯通讯50m10m短短波波630Mc无线无线电广电广播，播，电报电报通讯通讯10m1m米米波波30300Mc调频无调频无线电广线电广播，电播，电视广播视广播无线电无线电导航导航微微波波电视，雷达，无线电视，雷达，无线电导航及其它专门电导航及其它专门用途用途End返返片片13