电磁场与电磁波课件.pptVIP

#電磁場與電磁波§1Maxwell電磁理論一.電磁場的基本規律電場的高斯定理：靜電場環流定律：磁場的高斯定理：安培環路定律：法拉第電磁感應定律：修正：電場環流定律靜電場與渦旋電場靜電場穩定場#二.位移電流問題：穩定場S是以L為周界的任一曲面。取以L為周界的兩曲面S1,S2則或非穩場？對穩定場：非穩定場：閉面外法線為正，閉面中S2的法向與獨立時相反。S1S2圖8.11電容充電IL例如電容充放電時，參見圖8.11矛盾！#假說：注意到電流斷了，但電容兩極電量+q，-q相等；電流變化的同時，q變，σ變，變。Maxwell提出：除傳導電流外，還有位移電流，它與有關，而總的電流密度稱為全電流密度全電流安培環路定律或#推導：按假說顯然或非穩場也適用則電荷守恆高斯定理或或討論：只要，就有，所以位移電流可存在於導體、介質及真空中；由可得其中：是與電荷無關的純粹位移電流，電場變化激發磁場是電極化強度的時間變化率，設分子電矩，分子數密度n,則電極化強度所以——極化時電荷的規則運動或——極化電流密度。#I0與ID比較：與自由電荷運動相當產生焦耳熱存在導體、介質及真空中；只存在於導體中不產生焦耳熱I0ID束縛電荷運動電場變化與相當真空中可以有光存在，可以有場存在。##真空中：因此變化電場激發磁場，右螺旋又變化磁場激發電場，左螺旋圖8.12電磁場互激一般地說：變化電場激發渦旋磁場,變化磁場激發渦旋電場,電場與磁場密切聯繫著。靜電場與穩恒磁場只是電磁場在一定條件下的特殊形式。Onepagemore三.Maxwell方程組或各向同性均勻介質中這裏【附注】：散度：div=divergence旋度：rot=rotation耐普拉算子：Maxwell方程組可寫成：算符說明：##§2電磁波一.電磁波的產生與傳播廣義的電磁輻射包括無線電波、微波、紅外線、可見光、X射線、γ射線等。對無線電波（kHz~MHz）而言，可用振盪電路產生電磁振盪：當電阻很小時在電路中作受迫振動，直流電源供電。頻率足高：輻射功率∝，固有頻率，電路開放（天線）：參見圖8.21。∴L、C必須足小。振盪偶極子模型：●●圖8.93振盪電偶極子圖8.93振盪磁偶極子(a)(b)(c)圖8.21發射示意圖設無限大均勻介質中傳播中的電磁波(1)由和得返片13簡化：為簡單，再設E,B僅是y和t的函數，即或代入式(1)得沿Y方向討論和(2)可見By，Ey為常量，不傳播，可令Ey=By=0。不隨空間變化不隨時間變化橫波片24片12取座標：適當取座標，使代入式(2)得故即則則(2)消元：由式(2)消去Bx，得令則同理，消去Ez，得沿Y方向傳播的平面電磁波。(2)真空中的光速：實驗測得則波速即預言：光是一種電磁波。經典電磁理論：電子躍遷而發光。——真空中的光速特解：(3)將式(3)代入式(2)中並積分得則或(2)【討論】：預言電磁波的存在，是橫波；光是一種電磁波；同相；成右螺旋；O三.坡印廷(Poynting)向量能量密度：能流密度：即或坡印廷向量能流密度輻射強度I簡例：如圖所示,電容器充電過程