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时变电磁场和电磁波第九章电磁场和电磁波§1.位移电流与麦克斯韦方程组§2.平面电磁波§3.电磁场的能量密度和能流密度第2页,共12页，星期六，2024年，5月§1.位移电流与麦克斯韦方程组一.引言二.位移电流三.电磁场四.麦克斯韦方程组第3页,共12页，星期六，2024年，5月一.引言变化磁场?产生涡旋电场变化电场?产生涡旋磁场电场：磁场：Maxwell假设：变化D?位移电流?涡旋磁场1865年预言电磁波的存在，并算出波速=光速进而提出光是电磁波1888年赫兹首次实验证实了电磁波的存在？第4页,共12页，星期六，2024年，5月二.位移电流S：以L为边界的任何曲面稳恒电流I有电容I=0变化电流iIS1S2L~i矛盾！两极板电荷?q，两侧电流相同i两极板之间无电流，但有变化的D，等效于i通过ii第5页,共12页，星期六，2024年，5月位移电流 则j全=jd+j 全电流=位移电流+传导电流定义： 说明j全闭合（但j并不闭合） jd与j在激发磁场上是等效的但jd没有电荷的运动，没有焦耳热只是电场随时间的变化第6页,共12页，星期六，2024年，5月三.电磁场变化磁场?产生涡旋电场变化电场?产生涡旋磁场HE第7页,共12页，星期六，2024年，5月四.麦克斯韦方程组从稳恒场推广到变化场——四个方程加上三个特性方程（介质性能）——完备D=?0?rEB=?0?rHj=?E第8页,共12页，星期六，2024年，5月§2.平面电磁波真空中传播（q=0，j=0，?=?0，?=?0）方程：方程的解——平面电磁波3条性质：E?k，H?k，E?H，E?H||k（k传播方向）EHkE和H同位相，同频率振幅比：传播速度：第9页,共12页，星期六，2024年，5月平面电磁波如：E=Emsin?(t-z/v)iB=Bmsin?(t-z/v)j沿z轴传播xyzEBk第10页,共12页，星期六，2024年，5月§3.电磁场的能量密度和能流密度能量密度：能流密度：S=E?H（又称坡印廷矢量）单位时间通过单位面积的能量能量随波传播（沿k方向）第11页,共12页，星期六，2024年，5月电磁场的能量密度和能流密度例：长直圆柱电流：I?H表面电荷：??E能流密度：S=E?HIHES第12页,共12页，星期六，2024年，5月