大学物理演示(赵)位移电流,电磁波.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. 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电动力学的基础，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 ) 15 位移电流和全电流定律 15.1 位移电流 全电流定律 电磁场的基本规律 静电场 恒定磁场 变化的磁场 变化的电场 恒定磁场 非恒定条件 如图所示 以电容器的充电为例 S1: S2: 矛盾 Ic S1 S2 图 电容器充电 L C 恒定条件 S1 S2 电容器破坏传导电流连续性 根据电荷守恒有 L S 是 S1 和 S2 构成闭合曲面, qc 是曲面内自由电荷 如果电流是连续的应有 即 Ic S1 S2 图 电容器充电 L C 此式代入 有 或 ?在非恒定情况下这种电流强度 永远是连续的 看成一种新的电流密度 看成一种新的电流强度 变成 如何把 --------电位移通量 定义： 全电流： 位移电流密度 全电流连续 位移电流概念：把变化的电场看作电流 位移电流强度 I0 S1 S2 图 电容器充电 L C 传导电流，位移电流都产生磁场 位移电流和传导电流的不同： 1、位移电流的本质是变化的电场，而传导电流是自由电荷的定向运动。 2、传导电流产生焦耳热，位移电流不会产生焦耳热 3、位移电路存在于真空、导体、电介质等，而传导电流只存在于导体中 4、无论是传导电流还是位移电流（变化的电场）产生的磁场都是无源涡旋场。 与电场不对称，因为找不到磁单极子。 2、安培环路定理的普遍形式------- 全电流定律 或 微分表达式 Ic 图 电容器充放电 C L1 L2 = 15.2 麦克斯韦方程组 积分表达式 微分表达式 静电场+涡旋电场 传导电流+位移电流产生的磁场 场与物质 边界条件 场与电荷 电荷守恒定律 洛仑兹力 15.3电磁波 真空中电磁场的波动方程变为： 真空中，介质性质方程 一 变化的电磁场在空间的传播就是电磁波 对 两边求旋度 利用矢量分析及 可得 比较以上两式 得 同理对 由波动微分方程标准形式 波速 前面 两边求旋度，类似得到 真空中变化的电磁场是一种波动称为电磁波 介质中的波速 二、真空中电磁波的性质 1，证明电磁波是横波，且 2，证明 （ 同步） *