电磁学第8讲——变化的电场产生磁场、电磁场与电磁波.ppt

一、位移电流　全电流安培环路定理 二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程组 作业 习题：15.31、15.35、15.39 复习：本次课内容 * * 电磁学第8讲 ——变化的电场产生磁场、电磁场与电磁波 主要内容 位移电流 麦克斯韦方程组 电磁波 ++++ ---- I （以 L 为边做任意曲面 S ） 稳恒磁场中,安培环路定理 麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率. 位移电流密度 +++++ ----- I I A B 位移电流 位移电流密度 通过电场中某一截面的 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 1）全电流是连续的； 2）位移电流和传导电流一样激发磁场； 3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热. ++++ ---- 全电流 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 计算得 代入数据计算得 * 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 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 方程的微分形式 麦克斯韦电磁场 变化的电场和变化的磁场相互联系、相互产生，形成统一的电磁场。 各向同性的均匀介质： 交变电场 交变磁场 产生 三、电磁场的物质性 S P 即使 之后源不再存在，也不影响其它地方电磁场的存在和传播。 时刻 P点的电磁场决定于 时刻源 S 的电磁场， 场是能量的载体，能量定域于场，场是物质的一种形式。 四、电磁波 1、电磁波的产生与传播 a) 电磁振荡： LC回路总能量 电能 磁能 得 其解为 电荷在回路中来回往复周期性地运动： 变化的电场和磁场局限于电容器和自感线圈中，不能形成向外辐射的电磁波。 2、电磁波的产生与传播 a) 振荡回路具有开放性； b) 振荡电路具有高频率 (电磁波的能量与频率的四 次方成正比)。 电偶极子，电量随时间周期性的变化。 偶极振子： 满足开放性和高频率的要求，可以作为发射电磁波的波源。 不同时刻振荡电偶极子附近的电场线 + + + + + + + - 振荡电偶极子附近的电磁场线 极轴 传播方向 平面电磁波 3、电磁波的特性 1）电磁波是横波 , ; 2） 和 同相位 ; 3） 和 数值成比例 ； 4）电磁波传播速度 , 真空中波速 等于光速 . 4、电磁波的能量 辐射能 ： 以电磁波的形式传播出去的能量. 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 又 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 振荡偶极子的平均辐射功率 760nm 400nm 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 (3) 单位时间进入电容器的能量。 半径均为 ，间距为 的两块圆板构成的电容器中充满介电常数为 的介质。今在电容器极板上加交变电压 ，求： (1) 电容器上的自由电荷面密度、极板间电场； (2) 电容器中的磁场； 解：(1) 所以 例2、 所以 (2) 取闭合曲线为： 以电容器中间轴线为轴、半径为