[理学]第12章变化的电磁场B.ppt

* 在变化电磁场中情况下， 空间任一点的磁场： 则磁场的高斯定理为 (磁力线是闭合曲线) 传导电流(运动电荷) 位移电流(电场的变化) 产生磁场 * 磁场的环流为 (传导电流的代数和) (位移电流的代数和) * 麦克斯韦方程组： * 麦克斯韦方程组的意义： (1)概括、总结了一切宏观电磁现象的规律。 (2)预见了电磁波的存在。 变化的磁场激发电场 变化的电场激发磁场 电磁场交替激发，从而形成电磁波。 i * 1.变化的磁场总伴随有电场。 2.磁感应线是无头无尾的。 3.电荷总伴随有电场。 在下列描述后,写出对应的方程序号 : (2) (3) (1) 例题12-30 麦克斯韦方程组 (1) (2) (3) (4) 4.变化的电场总伴随有磁场。 (4) * 一、振荡电偶极子的辐射 振荡电偶极子，电矩： pe=pocos?t 解麦克斯韦方程组得 pe ? r ? §12.7 电 磁 波 * pe ? r ? 在离开振荡电偶极子极远处： 可见，电磁场是沿径向r传播的平面简谐行波。 * 1.波速 真空中： ? = c。 2.电场和磁场的周期、相位相同，且 3.电磁波是横波 E，H的方向与传播方向 垂直。 (传播方向) 二. 平面电磁波的基本性质 * 三.电磁波的能流密度 1.能量密度(即单位体积内的电磁能量)为 2.电磁波的能流密度(波强) 坡印廷矢量 单位时间内通过与电磁波传播方向垂直的单位面积的能量，叫做电磁波的能流密度(波强)S。 ?ds?dt dsdt ds ?dt ? * S=? ? 得 S=EH 电磁波的能流密度矢量又叫坡印廷矢量。 (传播方向) * 四、电磁波的辐射功率(真空) pe ? r ? * 平均辐射功率: 平均辐射功率与?的4次方成正比。 可见，要获得好的电磁辐射，电磁波的频率要高，同时要做成开放电路。 * 五.电磁波谱 (p142) 电视、雷达 ３?103~ ３?104m 200 ~ ３?103m 10 ~ 200m 1 ~ 10m 0.1cm ~ 1m 1.0?10-3~ 7.6?10-7m 760 ~ 400nm 5 ~ 400nm 0.04 ~ 5nm 0.04nm以下 无线电波 长 波 中 波 短 波 超短波微 波 可见光波 红外线 紫外线 X射线 ?射线 波 谱 　真空中波长 主要产生方式 电磁振荡 分子或原子 轰击原子内层电子 衰变，与核碰撞 广播 通讯 * 例题7-1 讨论电源和电阻中玻印廷矢量的方向。 能量从四周进入电阻，以供给它消耗。 能量从电源内发出，向负载提供能源。 可见，电能是随电磁波传输的，即电磁波是能量的携带者。 . . I * 例题7-2 一电台(视为点波源)的平均发射功率P=40kw, 求离电台1km处的能流密度的大小。 解 S=? ?=EH 从电台(点波源)发出的能量分布在半径r的球面上，由能流密度的定义可得 * 例题7-3 平面电磁波在真空中传播，某点电场E=50V·m-1。求该点的B和H以及能量密度?和能流密度S。 解 由 B=μoH , S=EH=6.7 (w/m2) * 一.自感现象 自感系数 §12.3 自感和互感 现象：回路电流变化，引起自已回路的磁通量变化，从而产生电动势?自感电动势。 比例系数L ?线圈的自感系数，简称自感。 对非铁磁质, L是常量。 对铁磁质, L不再是常量(与电流有关)。 B I N?m ? I N?m =LI * 若L为常量，则 计算自感系数的方法： N?m =LI * 例题3-1 长直螺线管(长为l、截面积S、n, ? ), 求自感系数。 解 设通电流I，则 B= ? n I ?m =BS=? nIS Sl=V 最后得 问题：如何用线绕方法制作纯电阻？ 双线并绕。 ? * 例题3-2 求同轴电缆单位长度上的自感。 解 (arb) m I a b c I dr r * 解 dr r 例题3-3 一矩形截面螺线环，共N匝，求它的自感。 * 二 .互感现象 互感系数 现象：一个线圈中电流变化，引起附近线圈中磁通量变化，从而产生电动势?互感电动势。 N2?21=M1I1 N1?12=M2I2