电磁场的能流密度课件.ppt

8.3电磁场的能流密度 2 二 电磁场的能量原理 在空间任一体积 V ,其表面为 Σ . 体积V内电磁能为: 7 能量守恒表达式。设想将系统的边界扩展到无限远处。电荷和电流分布在有限空间内，无限远处的电磁场应等于零，所以右边第一项面积分必定等于零，上式变为 意义：由外界流入系统的电磁能，除了对系统内的带电体作功外，还使系统的电磁能增加。 根据量子理论，电磁波具有波粒二象性，能量由许多分立的、以光速运动的光子所携带。 三 电磁场的动量和光压 光子能量E=h，h=6.62617610-34 Js普朗克常量。 相对论的质能关系，光子能量 E=mc2 9 电磁波具有动量，能产生压力作用。光也这样，列别捷夫在1901年进行光压实验证实。 物体表面所受电磁波的压强为 入射波 反射波 金属平板 10 11 例1 平行板电容器，圆金属板半径为R，两板间距d (R )。电容器正在被缓慢充电，t 时刻极板间的电场强度为E，求此时流入电容器的能流。 解 电容器正在充电，极板间场强随时间增大，极板间电场的能量也随时间增加 电容器内距离中心轴线r处磁感应强度 根据问题的对称性，上式解得 13 通过侧面流入电容器的能量为 根据dR的条件，电容器边缘效应可以忽略。侧面电场强度为E，由 得电容器侧 面处的磁感应强度为 14 与先前结果一致。说明电容器极板间能量的增加 是由于能量从电容器外部空间通过其侧面流入所致。同时也说明了能量不是从导线流入电容器的。 结果的讨论 15 例2 激光束截面半径1mm，功率2.0 GW，垂直照射在一全反射的镜面上。求：(1) 此激光束电矢量和磁矢量峰值(2) 对镜面的压力大小。 解：(1) 因为激光的功率P等于其能流密度与光束截面积 的乘积, 所以该激光束的能流密度为 16 (2) 因为镜面对激光束是全反射的，镜面所受到的光压为 压力大小 17 电磁场的动量和能量 电磁场具有统一性，相对性。有物质的一切重要属性。具有能量、动量， 它是物质的一种形态。 * 电磁场真空中传播速度是光速, 光是电磁波。 * 电磁场具有动量密度(单位体积内的动量)