大学物理下电磁感应 04

1、 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(fngmin) , 他还提出了气体分子按速率分布的统计规律.7. 8 位 移 电 流共二十四页 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(sd)（即光速）. 1888 年赫兹的实验证实了他的预言, 麦克斯韦理论(lln)奠定了经典动力学的基础，为无线电技术

2、和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景. ( 真空中 )共二十四页一、 位移电流 全电流安培(npi)环路定理+-I（以 L 为边做任意(rny)曲面 S ）稳恒磁场中,安培环路定理共二十四页 麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于(dngy)该点电位移矢量对时间的变化率. 位移电流密度 +-IIAB共二十四页 位移电流 位移电流密度 通过电场(din chng)中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率.+- 全电流共二十四页1）全电流是连续的；2）位移电流和传导电流一样激发(jf)磁场；3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.+- 全电流共二十四页二、 电磁场 麦克

3、斯韦电磁场方程的积分(jfn)形式 磁场高斯定理 安培环路定理 静电场环流定理 静电场高斯定理共二十四页方程的积分形式麦克斯韦电磁场1）有旋电场麦克斯韦假设2）位移电流共二十四页 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共二十四页计算得代入数据计算得*共二十四页共二十四页：电磁场的动力学理论(lln)共二十四页共二十四页 7.9 电 磁 波 的 产 生 和 传 播 以一个L-C振荡电路（如图）

4、来说明电磁波的产生与传播。电路中储藏在电容器中的电场能与自感线圈中的磁场能交替(jiot)变换，使电路中的电流和电量都做周期性的变化，因而产生了在电容器极板间周期性变化的电场和自感线圈中周期性变化的磁场。 L+CALCBL+CCLCD共二十四页在理想的 L-C 电路中，电磁能量是一守恒量，设任一瞬时电容器上的电量为q，电路中的电流为i，电路中总电磁能量为 ：将此式对时间 t 求导，有 ：考虑到i=dq/dt，di/dt=d2q/dt2，代入后整理得：令2=1/LC，得：共二十四页这就是电磁振荡的振动方程，其周期(zhuq)和频率分别为： 这一电磁振荡就可以作为产生电磁波的波源。为了有效地把电路

5、中的电磁能发射出去，一般还应满足(mnz)以下条件： 1、频率必须足够高 ；2、电路必须开放，以便电、磁场能够分散到空间里 （成为偶极振子） 。共二十四页+ 变化(binhu)的电磁场在空间以一定的速度传播就形成电磁波.-+振荡电偶极子+- 电磁波的传播不象机械波那样需要媒质，在真空中也能传播 。电磁振荡的传播，依靠以下两点：1、变化的磁场(cchng)激发涡旋电场；2、变化的电场(位移电流)激发涡旋磁场(cchng)。 共二十四页不同(b tn)时刻振荡电偶极子附近的电场线+-振荡(zhndng)电偶极子附近的电磁场线共二十四页经严格地推导，电磁波的性质可总结如下：1、在远离电偶极子处，E和

6、H在每一瞬时都作正弦或余弦(yxin)函数的周期性变化，两者的位相相同；而且还可证明，在空间任一点处， E和H之间在量值上有下列关系： 2、E和H互相垂直(chuzh)，且均与传播方向垂直(chuzh)。这说明电磁波是横波。 共二十四页4、电磁波的传播速度的大小v决定于媒质的介电系数和磁导率, 。在真空中为 。由于理论计算结果和实验所测定的真空中的光速恰巧相符合，因此肯定光波是一种电磁波。 5、振荡(zhndng)电偶极子所辐射的电磁波的频率，等于电偶极子的振动频率，E和H的振幅都与频率的平方成正比。 3、沿给定方向(fngxing)传播的电磁波，E和H分别在各自的平面上振动，这一特性称为偏振

7、性，一个偶极振子辐射的电磁波，总是偏振的。 共二十四页电磁波的能量(nngling)辐射能 ： 以电磁波的形式传播(chunb)出去的能量. 电磁波的能流密度 电磁场能量密度 电磁波的能流密度（坡印廷）矢量 共二十四页 电磁波的能流密度（坡印廷）矢量 平面电磁波能流密度平均值 共二十四页760nm400nm 可见光 电 磁 波 谱红外线 紫外线 射 线X射线长波无线电波频率波长短波无线电波无线电波可见光红外线紫外光 射线 射线共二十四页内容摘要麦克斯韦（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.。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