第11章-麦克斯韦方程组优秀PPT.ppt

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1、富兰克林富兰克林欧姆欧姆欧姆欧姆爱迪生爱迪生爱迪生爱迪生奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特赫兹赫兹赫兹赫兹库仑库仑库仑库仑安培安培安培安培麦克斯韦麦克斯韦法拉第法拉第法拉第法拉第洛仑兹洛仑兹第第11章麦克斯维方程组章麦克斯维方程组 11.1位移电流位移电流 在截面在截面S1上应用安培环路定理上应用安培环路定理 在截面在截面S2上应用安培环路定理上应用安培环路定理 结论：在同一环路中运用安培定理得到不同结论结论：在同一环路中运用安培定理得到不同结论 安培定理对非闭合回路失效安培定理对非闭合回路失效 1 非闭合电路中的安培环路定理问题非闭合电路中的安培环路定理问题2位移电流位移电流由高斯定理由高斯定理 由连

2、续性方程由连续性方程 讨论讨论(1).处处连续，称为处处连续，称为全电流全电流 全电流保证安培环路定理在任意电路中都成立全电流保证安培环路定理在任意电路中都成立 称为称为传导电流传导电流，称称位移电流位移电流(2).传导电流与位移电流的数量关系传导电流与位移电流的数量关系 传导电流传导电流 由高斯定理由高斯定理 于是于是(3).电路全电流的安培环路定理电路全电流的安培环路定理 积分形式积分形式 微分形式微分形式 例：半径例：半径R=0.1m的两块圆板构成的电容器，以匀速充电使电的两块圆板构成的电容器，以匀速充电使电容器两板极电场的变化率为容器两板极电场的变化率为 V/m s 求：求：1).电容

3、器两板极间的位移电流电容器两板极间的位移电流 2).计算电容器内两板中心连线计算电容器内两板中心连线r(rR)处的磁感应强度处的磁感应强度Br和和 r=R处的处的BR 解：解：1).由位移电流的定义由位移电流的定义 2).由全电流的安培环路定理由全电流的安培环路定理 同理同理 例：如图，一电量为例：如图，一电量为q的点电荷，以匀角速度的点电荷，以匀角速度 作圆周运动，圆作圆周运动，圆周的半径为周的半径为R，设，设t0时时q所在点的坐标为所在点的坐标为x0R，y00，以以i、j分别表示分别表示x轴和轴和y轴上的单位矢量，则圆心处轴上的单位矢量，则圆心处O点的位点的位移电流密度为移电流密度为(A)

4、(B)(C)(D)答：答：(D)对，对，q在在O点产生的电场点产生的电场 位移电流密度位移电流密度 11.2麦克斯维方程组麦克斯维方程组 设：设：E(1)、D(1)：表示静电场中的电场强度矢量、电位移矢量：表示静电场中的电场强度矢量、电位移矢量E(2)、D(2)：表示变更电场产生的电场强度矢量、电位移矢量：表示变更电场产生的电场强度矢量、电位移矢量E、D：表示总的总电场强度矢量、电位移矢量：表示总的总电场强度矢量、电位移矢量 B(1)、H(1)：表示稳恒磁场中的磁感应强度矢量、磁场强度矢：表示稳恒磁场中的磁感应强度矢量、磁场强度矢量量B(2)、H(2)：表变更磁场产生的磁感应强度矢量、磁场强度

5、矢：表变更磁场产生的磁感应强度矢量、磁场强度矢量量B、H：表示总磁场的磁感应强度矢量、磁场强度矢量：表示总磁场的磁感应强度矢量、磁场强度矢量 则则 由于由于 麦克斯维方程组的积分形式麦克斯维方程组的积分形式 麦克斯维方程组的微分形式麦克斯维方程组的微分形式 物性方程物性方程 洛伦兹力公式洛伦兹力公式 强调：洛仑兹力与麦克斯维方程组构成经典电磁学的理论基础强调：洛仑兹力与麦克斯维方程组构成经典电磁学的理论基础 11.3电磁波电磁波 电磁波：由于变更的电场和变更的磁场相互激发，由近及远向电磁波：由于变更的电场和变更的磁场相互激发，由近及远向外传播，形成电磁波外传播，形成电磁波 1 电磁波产生的缘由

6、电磁波产生的缘由 说明：说明：A.只要空间存在变更的电场或磁场，就会形成电磁波只要空间存在变更的电场或磁场，就会形成电磁波 B.电磁波可以自身完成向外传递，且传播速率为光速电磁波可以自身完成向外传递，且传播速率为光速2 好用电磁波产生的条件好用电磁波产生的条件(1).振荡频率足够振荡频率足够高高 理论证明，电磁波辐射的能量理论证明，电磁波辐射的能量 其中其中(2).振荡电路必需开放振荡电路必需开放偶极辐射偶极辐射 3.电磁波的波动方程电磁波的波动方程 在电荷密度在电荷密度=0，电流密度，电流密度j=0的状况下，真空中麦克斯韦方的状况下，真空中麦克斯韦方程组可以写为程组可以写为 其中其中 对第三

7、式两边取旋度得对第三式两边取旋度得 利用矢量分析公式第一式利用矢量分析公式第一式 由第五、第六式，第七式右端可化简为由第五、第六式，第七式右端可化简为 将第八、第九式代入第七式将第八、第九式代入第七式电报方程电报方程 4 平面电磁波平面电磁波(1).平面电磁波解平面电磁波解(2).平面电磁波的性平面电磁波的性质质 A.平面电磁波为横波平面电磁波为横波 B.电场强度矢量与磁场强度矢量同相位，同传播速度电场强度矢量与磁场强度矢量同相位，同传播速度 C.电场强度与磁场强度的数量关系电场强度与磁场强度的数量关系 D.电磁波的传播速度电磁波的传播速度(3).电磁波的能量密度电磁波的能量密度(4).电磁波的能流密度电磁波的能流密度 定义定义：单位时间通过单位横截面积的能量：单位时间通过单位横截面积的能量 因因 于是于是 例：平面电磁波某时刻通过某点时，例：平面电磁波某时刻通过某点时，E=50Vm-1 求：求：B、H、S、的大小的大小