电磁感应与电磁波培训课件.ppt

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1、电磁感应与电磁波法拉第法拉第(Michael Faraday 1791-1867)英国物理学家、化学家，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。也是著名的自学成才的科学家。1791年年9月月22日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠日出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家岁时便在一家书店书店里当学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书里当学徒。书店的工作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之余，籍。在送报、装订等工作之余，自学化学和电学自学化学和电学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。并动手做简单的实验，验

2、证书上的内容。利用业余时间参加市哲学学会的学习活动，听自然利用业余时间参加市哲学学会的学习活动，听自然哲学哲学讲演讲演，因而受到了自然科学的基础教育。，因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维戴维的赏识，的赏识，1813年年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。同年同年10月戴维到欧洲大陆作月戴维到欧洲大陆作科学考察科学考察，讲学，法拉第作为他的秘，讲学，法拉第作

3、为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖.吕萨克等著吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的科学了他的科学知识，增长了实验才干，为他后来开展独立的科学研究奠定了基础。研究奠定了基础。1815年年5月回到月回到皇家研究所皇家研究所,在戴维指导下进行化学研究。在戴维指导下进行化学研究。1824年年1月当选皇家学会会

4、员，月当选皇家学会会员，1825年年2月任皇家研究所实月任皇家研究所实验室主任，验室主任，1833-1862任皇家研究所化学教授。任皇家研究所化学教授。1846年荣获年荣获伦福德奖章伦福德奖章和和皇家勋章皇家勋章。1867年年8月月25日日逝世逝世。法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出了了磁力线、电力线磁力线、电力线的概念，在的概念，在电磁感应电磁感应、电化学、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，并第一次提出并第一次提出场的思想场的思想，建立了电场、磁场的概，建立了电场、磁场的概念，否定了超距作

5、用观点。念，否定了超距作用观点。爱因斯坦曾指出，场的思想是法拉第最富有爱因斯坦曾指出，场的思想是法拉第最富有创造性的思想，是自牛顿以来最重要的发现。麦创造性的思想，是自牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了法拉第的场的思想，为克斯韦正是继承和发展了法拉第的场的思想，为之找到了完美的数学表示。之找到了完美的数学表示。法拉第对科学坚韧不拔的探索精神，为人类法拉第对科学坚韧不拔的探索精神，为人类文明进步纯朴无私的献身精神，连同他的杰出的文明进步纯朴无私的献身精神，连同他的杰出的科学贡献，永远为后人敬仰。科学贡献，永远为后人敬仰。p电磁感应的意义电磁感应的意义p（1 1）电磁统一，进入电气时代

6、；）电磁统一，进入电气时代；p（2 2）认识深化：静电）认识深化：静电 动电，动电，静磁静磁 动磁；动磁；（3 3）为）为Maxwell Equation Maxwell Equation 奠定了基础；奠定了基础；（4 4）电磁感应中的相对运动为爱因斯坦的相对性原理）电磁感应中的相对运动为爱因斯坦的相对性原理提供了灵感。提供了灵感。9-1 电磁感应定律电磁感应定律?磁怎样产生电，有什么规律？磁怎样产生电，有什么规律？一、一、电动势电动势静电力静电力非静电力非静电力要形成要形成稳恒电流稳恒电流，电路，电路中必须存在非静电力。中必须存在非静电力。除静电力之外的所有力除静电力之外的所有力都是非静电都

7、是非静电力力（化学、机械、磁力等）（化学、机械、磁力等）+1 非静电性场强非静电性场强Fk表示电荷表示电荷q在电在电源中受到的非静电源中受到的非静电力，则力，则 定义：定义：非静电性场强非静电性场强外电路中非静电性场强为外电路中非静电性场强为0。BA+BA 2 电动势电动势定定单位正电荷从电源负极移到电源正极单位正电荷从电源负极移到电源正极时，非静电力作的功时，非静电力作的功电势的定义电势的定义类比类比外电路中非外电路中非静电场强为静电场强为零零BA 非静电场强非静电场强沿闭合电路上的环流沿闭合电路上的环流方向：与电流方向一致。方向：与电流方向一致。电动势由低电势指向高电势。电动势由低电势指向

8、高电势。二、电磁感应现象二、电磁感应现象实验一实验一N NS S结论：结论：闭合线圈处磁场发生变化时，闭合线圈处磁场发生变化时，线圈中出现感应电流。线圈中出现感应电流。G G实验二实验二G GA AB B结论：结论：磁场不变，磁场不变，ABAB运动时，线圈运动时，线圈中出现感应电流。中出现感应电流。电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象当穿过一个闭合环路所包围当穿过一个闭合环路所包围的面积的的面积的磁通量磁通量发生变化时，发生变化时，导体环路中会产生感应电流。导体环路中会产生感应电流。三、三、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律通过环路所包围面积的磁通量发生变通过环路所包围面积的磁通

9、量发生变化时，环路中产生的感应电动势与磁化时，环路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。通量对时间的变化率成正比。感应电流感应电流感应电动势感应电动势讨论：讨论：（1 1）“-”“-”号表示感应电动势的方号表示感应电动势的方向向，是楞次定律的数学表达。是楞次定律的数学表达。（2 2）楞次定律：楞次定律：感应电流的磁场感应电流的磁场总是总是反抗反抗产生感应电流的磁通量的产生感应电流的磁通量的变化。变化。N NS S讨论：讨论：（3 3）N N 匝线圈匝线圈（4 4）感应电流）感应电流讨论：讨论：如果闭合回路的电阻为如果闭合回路的电阻为R R穿过任一截面的感生电量为穿过任一截面的感生电量

10、为磁通计的工作原理磁通计的工作原理?产生感应电动势的方法？产生感应电动势的方法？p磁场变化磁场变化p导体移动导体移动p磁场变化磁场变化+导体移动导体移动 9-2 动生电动势动生电动势1 1、动生电动势、动生电动势G GA AB Bv vdxdxl磁场不变，线圈磁场不变，线圈形状、大小改变。形状、大小改变。磁通量改变磁通量改变G GB BlAB2 2 非静电场强？非静电场强？ABAB方向上无电子方向上无电子定向运动定向运动v v动生电动势的物理本质动生电动势的物理本质由洛伦兹力提供非静由洛伦兹力提供非静电性力，搬运电荷的电性力，搬运电荷的结果。结果。推广到一般情况推广到一般情况G GA Alv

11、v3 3 动生电动势计算的一般公式动生电动势计算的一般公式非静电力非静电力非静电性场强：非静电性场强：G GA Alv v对运动部分导体积分对运动部分导体积分B例例1 1、如图，长为如图，长为L L的导的导体棒，绕体棒，绕o o点以角速度点以角速度w w在匀强磁场中转动，求在匀强磁场中转动，求 动生电动势。动生电动势。解：解：取线元取线元dlo oA Av vlBO OA Av vlU U0 0 U UA A思考题：思考题：O OA AB BA A、B B两端哪端两端哪端电势高？电势高？例例2 2：如图，求如图，求ABAB导体中的动生电动势。导体中的动生电动势。d dlv vx xx xI I

12、A AB解：解：VA VB例例3 3、磁场中转动的线圈。磁场中转动的线圈。B BC CD DA AB Bn nq qw wS S解：解：通过每匝线圈磁通量通过每匝线圈磁通量发电机的基本原理：发电机的基本原理：线圈在匀强磁场内转动，会产生交线圈在匀强磁场内转动，会产生交变电动势，从而产生交变电流。变电动势，从而产生交变电流。机械能机械能电能电能发电机发电机练习：练习：在均匀恒定磁场中，一根导体在均匀恒定磁场中，一根导体棒棒abcabc以以v=1.5m/sv=1.5m/s在垂直于磁场的平面内在垂直于磁场的平面内匀速运动，试求导体两端的电势差匀速运动，试求导体两端的电势差U Uacac。哪端电势高？

13、已知哪端电势高？已知ab=bc=10cmab=bc=10cm。a ac cb b3030 综合练习五计算题7综合练习五计算题7 9-3 感生电动势感生电动势 感生电场感生电场导体不动，而磁场变化，导体中也导体不动，而磁场变化，导体中也会产生电动势会产生电动势感生电动势感生电动势一、感生电动势一、感生电动势物理分析物理分析B B不变，导体回路运动不变，导体回路运动动生电动生电动势动势导体回路不变，导体回路不变，B B改变改变感生电感生电动势动势洛伦兹力洛伦兹力？N NS S1 1 麦克斯韦假设麦克斯韦假设(1861)(1861)：变化的磁场在其周围激发了一种变化的磁场在其周围激发了一种电场，称为

14、电场，称为感生电场感生电场。G G二二 感生电场感生电场感生电动势就是感生电感生电动势就是感生电场搬运电荷的结果。场搬运电荷的结果。非静电场非静电场感生电场感生电场静电场静电场由自由电荷激发。由自由电荷激发。电力线不闭合电力线不闭合由变化的磁场激发由变化的磁场激发电力线是闭合的。电力线是闭合的。对电对电荷有荷有作用作用力。力。2 2 感生电场的环流感生电场的环流N NS SB B由电动势的定义：由电动势的定义：讨论：讨论：感生电场为非保守场！感生电场为非保守场！在少数对称情况下，可以求出感应电场在少数对称情况下，可以求出感应电场分布分布例：在半径为例：在半径为R R的无限长螺线管内部的无限长螺

15、线管内部,磁场磁场B B作线性变化（作线性变化（dB/dt=dB/dt=常数），求常数），求管内外的感生电场。管内外的感生电场。(1)rR管内的感应电场管内的感应电场管外的感应电场管外的感应电场OrElR例：在半径为例：在半径为R的圆柱形体积内充满磁感的圆柱形体积内充满磁感应强度为应强度为B的均匀磁场，有一长为的均匀磁场，有一长为L的金属的金属棒放在磁场中，如图所示。设棒放在磁场中，如图所示。设dB/dt为已知，为已知，求棒两端的电势差。求棒两端的电势差。BRAALoBRAALo解法一解法一Elr解法二解法二要产生最大电势差，棒为多长要产生最大电势差，棒为多长？三、电子感应加速器三、电子感应加

16、速器 美国科学家美国科学家克斯特克斯特于于1940年年首先制成电子感应加速器。首先制成电子感应加速器。原理：原理：在两电磁铁之间装有环形真空室，电磁铁在每秒数在两电磁铁之间装有环形真空室，电磁铁在每秒数十周的交变电流的激励下，在环形真空室内产生十周的交变电流的激励下，在环形真空室内产生交变磁场，这交变磁场又在真空室内产生很强的交变磁场，这交变磁场又在真空室内产生很强的涡旋电场。涡旋电场。由电子枪注入环形真空室中的电子，既受到洛仑兹由电子枪注入环形真空室中的电子，既受到洛仑兹力作用而在真空室内沿圆形轨道运动，又受涡旋力作用而在真空室内沿圆形轨道运动，又受涡旋电场的作用沿轨道切线方向而加速。电场的

17、作用沿轨道切线方向而加速。E E电子轨道处的感生电场：电子轨道处的感生电场：E E电子受到的磁场力：电子受到的磁场力：B B为电子运动轨道为电子运动轨道处的磁感应强度。处的磁感应强度。E EB B与与B B均在改变，均在改变，但随时满足：但随时满足：例：设电子在环形真空室内的运动例：设电子在环形真空室内的运动轨道半径为轨道半径为1m，磁感应强度的时间，磁感应强度的时间变化率为变化率为dB/dt=100Ts-1。问电子每。问电子每绕一周所获得的能量是多大？绕一周所获得的能量是多大？解：解：电子绕行轨道上各点的场强大小为电子绕行轨道上各点的场强大小为电子绕行一周，感生电场力对电子所做电子绕行一周，

18、感生电场力对电子所做的功为：的功为：即电子每绕一周所获得的能量是即电子每绕一周所获得的能量是314eV.若在电场改变方向前，电子已绕行若在电场改变方向前，电子已绕行32万圈，最终电子的能量有多大？相应万圈，最终电子的能量有多大？相应的速率有多大？的速率有多大？四四 涡电流涡电流导体（块）在磁场中运动或被放在导体（块）在磁场中运动或被放在变化的磁场中，导体中形成涡旋电变化的磁场中，导体中形成涡旋电流（流（感应电流感应电流）。）。交交变变电电流流高频感应电炉高频感应电炉变压器的铁芯作成片状变压器的铁芯作成片状1 1 涡电流热效应的应用与危害：涡电流热效应的应用与危害：高效、纯净、易控制高效、纯净、

19、易控制金属探测器：探矿、安检金属探测器：探矿、安检2 涡电流磁效应的应用涡电流磁效应的应用电磁阻尼电磁阻尼电磁仪表电磁仪表p例：如图所示，真空中一长直导线通有电流 。在它旁边平行地放置一矩形导体框，长为L的导体棒AB与长直导线垂直，并沿轨道以速度v滑动。求在任一时刻t，在矩形框内的感应电动势。A AB BvdLA AB BvdLoxy9-4 9-4 自感应和互感应自感应和互感应一一 自感应自感应由于回路中电流产生的磁通量发生变由于回路中电流产生的磁通量发生变化，而在化，而在自己回路自己回路中激起感应电动势中激起感应电动势的现象，称为的现象，称为自感现象自感现象，相应的电动，相应的电动势称为势称

20、为自感电动势。自感电动势。I I m m I IB B I I写成等式：写成等式：m m=LI=LI 或或 L=L=m m/I/II I根据电磁感应定律，根据电磁感应定律，或或L L称为自感系数。称为自感系数。仅与回路性质仅与回路性质(几何形状）有关。几何形状）有关。感应电流反抗原来电流的变化。感应电流反抗原来电流的变化。自感系数的意义自感系数的意义1 1 在数值上等于回路中的电流是在数值上等于回路中的电流是1 1安培安培时，通过回路所围面积的磁通量。时，通过回路所围面积的磁通量。L=L=m m/I/I2 2 在数值上等于回路中的电流随时间在数值上等于回路中的电流随时间的变化率为的变化率为1

21、1单位时，在自身线圈中产单位时，在自身线圈中产生的感应电动势。生的感应电动势。N匝线圈匝线圈自感系数的单位：自感系数的单位：亨利（亨利（H)H)例：长直螺线管，例：长直螺线管，已知已知 l,R,N,I线圈内各点的线圈内各点的B:B:每匝线圈的磁通量：每匝线圈的磁通量：磁链数：磁链数：I I变化，产生的感生电动势变化，产生的感生电动势：L:自感系数，仅与回路性质有关，自感系数，仅与回路性质有关，是一个电路参数。是一个电路参数。磁链数：磁链数：例例：如图，同轴电缆：如图，同轴电缆(R1、R2)，其间充，其间充满满磁介质（磁介质（），沿内圆筒和外圆筒流过），沿内圆筒和外圆筒流过的电流的电流I I大小

22、相等而方向相反，求电缆单大小相等而方向相反，求电缆单位长度的自感。位长度的自感。I I1 1的变化的变化B B1 1的变化的变化 2 21 1的变化的变化线圈线圈2 2中出现感应中出现感应电动势电动势二二 互感应互感应I I2 2的变化的变化B B2 2的变化的变化 1212的变化的变化线圈线圈1 1中出现感应中出现感应电动势电动势 两个载流线圈相互地激起感应电动两个载流线圈相互地激起感应电动势的现象，称为互感现象。势的现象，称为互感现象。2121I I1 1I I2 2 1212互感系数互感系数 M M：例：均匀密绕的螺线管，长度例：均匀密绕的螺线管，长度l=30cm，横截，横截面积面积s=

23、4cm2，线圈共有，线圈共有2500匝，管中磁介质匝，管中磁介质的磁导率为的磁导率为 0.（1）求此螺线管的自感系数；）求此螺线管的自感系数；（2）如果线圈中电流每秒增加）如果线圈中电流每秒增加15安培，自感安培，自感电动势是多少？电动势是多少？解：解：（1）设线圈中通电流）设线圈中通电流I，则，则（2）例：例：C1、C2是两个共轴螺线管，长为是两个共轴螺线管，长为L，截面积为截面积为S。线圈匝数分别为。线圈匝数分别为N1、N2，螺，螺线管内磁介质的磁导率为线管内磁介质的磁导率为。求：。求：（1）这两共轴螺线管的互感系数；）这两共轴螺线管的互感系数；（2）两螺线管自感系数与互感系数的关）两螺线

24、管自感系数与互感系数的关系。系。解：解：（1）设）设C1线圈中通有电流线圈中通有电流I1，通过通过C2线圈的磁通量线圈的磁通量互感系数互感系数（2）自感系数）自感系数一般情况一般情况例例两两同同轴轴放放置置的的圆圆形形线线圈圈C1和和C2，C1的的面面积积S=4.0cm2，共共50匝匝；C2的的半半径径R=20cm，共共100匝匝，求求(1)两两线线圈圈的的互互感感系系数数M；(2)当当C2中中的的电电流流以以50A/s的的变变化率减小时，求化率减小时，求C1中的互感电动势中的互感电动势解：解：(1)C1的半径的半径设设C2通以电流通以电流I2，圆心处，圆心处通过通过C1线圈的全磁通线圈的全磁

25、通(2)9-59-5 磁场的能量磁场的能量一一 自感磁能自感磁能K K1 1闭合，灯逐渐亮起来。闭合，灯逐渐亮起来。要求电源反抗感要求电源反抗感应电动势作功应电动势作功电流从电流从0 0逐渐逐渐增大直到稳定增大直到稳定K2闭合，同时闭合，同时K1断开，断开，灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭自感电动势阻自感电动势阻碍电流增长碍电流增长 自感电动势阻碍自感电动势阻碍电流减少电流减少自感磁能转换为焦耳热自感磁能转换为焦耳热K K1 1K2I I为电流的瞬时值为电流的瞬时值定量分析电流增大过程定量分析电流增大过程分离变量并积分，分离变量并积分，电流随时间按指数规律增加电流随时间按指数规律增加K K1 1K2e=4

26、;r=2;l1=4;l2=6;l3=8;t=0.0:0.1:16;i1=e/r*(1-exp(-r*t/l1);i2=e/r*(1-exp(-r*t/l2);i3=e/r*(1-exp(-r*t/l3);plot(t,i1,b,t,i2,g,t,i3,r)end MATLAB电源提电源提供的能供的能量量电路中电路中消耗的消耗的焦耳热焦耳热？磁磁场场能能量量在一个自感系数为在一个自感系数为L L的线圈中建立强度的线圈中建立强度为为I I的电流，线圈中储存的磁场能量。的电流，线圈中储存的磁场能量。二二 磁场的能量磁场的能量长直螺线管：长直螺线管：B=0nI定义：定义：磁场能量密度磁场能量密度讨论：

27、讨论：磁场具有能量，是磁场具有物质性的磁场具有能量，是磁场具有物质性的表现。表现。磁场能量密度定义具有普适性。磁场能量密度定义具有普适性。对磁场空间积分对磁场空间积分磁场能量与电场能量的比较磁场能量与电场能量的比较磁场能量磁场能量电场能量电场能量例：一无限长载流圆柱直导线，截面各处例：一无限长载流圆柱直导线，截面各处电流均匀分布，总电流为电流均匀分布，总电流为I。求每单位长。求每单位长度导线内贮存的磁场能。设导线度导线内贮存的磁场能。设导线 r=1.解：解：由安培环路定理，求磁感应强度由安培环路定理，求磁感应强度磁场能量体密度磁场能量体密度取体积元取体积元总能量总能量该体积元内的能量该体积元内

28、的能量单位长度的能量单位长度的能量9-6 位移电流位移电流 静电场：静电场：稳恒磁场：稳恒磁场：感生电场：感生电场：变化的电场能否变化的电场能否产生磁场？产生磁场？感生电场感生电场 1 1 回顾安培环路定理：回顾安培环路定理：在磁场中，沿任何闭合曲线在磁场中，沿任何闭合曲线B B矢量的线积分矢量的线积分（环流），（环流），等于真空的磁导率乘以穿过以这等于真空的磁导率乘以穿过以这闭合曲线为边界所张任意曲面的各恒定电流闭合曲线为边界所张任意曲面的各恒定电流的代数和。的代数和。一一 位移电流位移电流传导电流在全电路中不连续。传导电流在全电路中不连续。I I0 0S S1 1S S2 2I IS S1

29、 1S S2 2电流在正极板终结电流在正极板终结电荷在正极板积累电荷在正极板积累电位移矢量变化电位移矢量变化通过通过S S2 2面的电位面的电位移通量变化移通量变化2 2 麦克斯韦位移电流假设：麦克斯韦位移电流假设：I IS S1 1S S2 2对对S1+S2S1+S2形成的闭形成的闭合曲面应用高斯合曲面应用高斯定理：定理：0 0I IS S1 1S S2 2具有电流的意义具有电流的意义位移电流位移电流变化的电场变化的电场激发磁场激发磁场-“-“感生磁场感生磁场”传导电流传导电流由电荷运动产生由电荷运动产生存在于导体中存在于导体中有热效应有热效应位移电流位移电流由变化电场产生由变化电场产生可存

30、在于真空中可存在于真空中无热效应无热效应激发激发磁场磁场感生电场：感生电场：静止电荷产生静电场，静止电荷产生静电场，变化的磁场可以产生感生电场。变化的磁场可以产生感生电场。变化的电场能否产变化的电场能否产生磁场？生磁场？二二 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 1 1 麦克斯韦电磁场基本理论：麦克斯韦电磁场基本理论：传导电流产生涡旋磁场，传导电流产生涡旋磁场，变化的电场产生涡旋磁场。变化的电场产生涡旋磁场。电场电场 磁场磁场变化变化2 2 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(Maxwells equations)定义总电场：定义总电场：定义总磁场：定义总磁场：静电场：静电场：感生电场：感生电场：稳恒磁场：

31、稳恒磁场：“感生磁场感生磁场”麦克斯韦方程组积分形式：麦克斯韦方程组积分形式：麦克斯韦方程组的意义麦克斯韦方程组的意义（1）是电磁场实验规律的概括和总结，是物理）是电磁场实验规律的概括和总结，是物理学史上又一次大综合，它和力学、热学一起构学史上又一次大综合，它和力学、热学一起构成了经典物理学的三大支柱。成了经典物理学的三大支柱。（2）预言了电磁波的存在预言了电磁波的存在（3）预言了光的电磁本性预言了光的电磁本性例：半径为例：半径为R R的两块圆板构成平板电容的两块圆板构成平板电容器，由圆板中心处引入两根长直导线器，由圆板中心处引入两根长直导线给电容器匀速充电，电场的变化率为给电容器匀速充电，电

32、场的变化率为dE/dtdE/dt。(1)(1)求电容器两板间的位移电求电容器两板间的位移电流流;(2)(2)计算电容器内离两板中心连线计算电容器内离两板中心连线r r（rRrR）处的磁感应强度。）处的磁感应强度。练习：在一对巨大的圆形极板（电容练习：在一对巨大的圆形极板（电容C=1.010-12F）上，加上频率为）上，加上频率为50Hz、峰值为峰值为174000V的交变电压，计算极板的交变电压，计算极板间位移电流的极大值。间位移电流的极大值。解：平行板电容器解：平行板电容器位移电流的极大值位移电流的极大值三三 、电磁波、电磁波变化电场变化电场 变化磁场变化磁场变化电场变化电场 磁场磁场变化磁场

33、变化磁场 电场电场如振荡偶极子如振荡偶极子3 3 平面电磁波的基本性质；平面电磁波的基本性质；电磁波是横波。电磁波是横波。E E 与与 H H 的振幅成比例。的振幅成比例。电磁波传播速度为：电磁波传播速度为：真空：真空：光波是电磁波。光波是电磁波。可见光：可见光：40004000 7600 7600 1 1 =10=10-10-10 m mThe electromagnetic spectrumViolet Blue Green Yellow Orange Red700600500400ultravioletinfraredvisible spectrumwavelength(nm)能流密度能

34、流密度坡印廷矢量坡印廷矢量 麦克斯韦麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831-1879)在法拉第发现电磁感应现象那一年，在法拉第发现电磁感应现象那一年，麦克斯韦在英国的爱丁堡出生了。麦克斯韦在英国的爱丁堡出生了。1850年，他进入剑桥大学。经著名数学家霍普年，他进入剑桥大学。经著名数学家霍普金斯和斯托克斯的指点，很快掌握了当时先进金斯和斯托克斯的指点，很快掌握了当时先进的数学理论。的数学理论。他先后在几所大学任物理学教授。但他的口才他先后在几所大学任物理学教授。但他的口才不行，讲课效果较差。不行，讲课效果较差。1856年，发表了关于电磁场的第一篇论文年，发表了关于电磁场的第一

35、篇论文论法拉第的力线。论法拉第的力线。1861年，他经过分析认为，即使没有导体回年，他经过分析认为，即使没有导体回路，变化的磁场在其周围也会产生电场路，变化的磁场在其周围也会产生电场-感感生电场。它揭示了变化的磁场和电场相联系。生电场。它揭示了变化的磁场和电场相联系。同年同年12 月，麦克斯韦提出了位移电流的概月，麦克斯韦提出了位移电流的概念，揭示了变化的电场和磁场相联系。念，揭示了变化的电场和磁场相联系。1864年，麦克斯韦发表了电磁场动力论，年，麦克斯韦发表了电磁场动力论，提出了一套完整的方程组，并预言了电磁波。提出了一套完整的方程组，并预言了电磁波。他还指出，光波是一种电磁波。他还指出，

36、光波是一种电磁波。1873年，麦克斯韦出版了总结性论著电学年，麦克斯韦出版了总结性论著电学和磁学通论，概括了当时已发现的所有电和磁学通论，概括了当时已发现的所有电磁现象和光现象的规律。磁现象和光现象的规律。麦克斯韦还是分子运动论的奠基人之一。麦克斯韦还是分子运动论的奠基人之一。1879年，年仅年，年仅48岁的麦克斯韦由于肺结核不岁的麦克斯韦由于肺结核不治而过早地离开了人世。治而过早地离开了人世。在他去逝不到十年，在他去逝不到十年，1886年年，赫兹赫兹用实验用实验证实了电磁波的存在证实了电磁波的存在。后来的科学家们也证实了：后来的科学家们也证实了：电磁波不仅有电磁波不仅有能量，而且具有动量和质

37、量（电磁质量）。能量，而且具有动量和质量（电磁质量）。麦克斯韦在物理学史上是可以和麦克斯韦在物理学史上是可以和牛顿齐名的科学伟人。牛顿齐名的科学伟人。麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，而麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，而且预言了电磁波的存在。且预言了电磁波的存在。麦克斯韦有与众不同的眼光，和雄厚的数学麦克斯韦有与众不同的眼光，和雄厚的数学知识，这导致了他把前人总结的知识用数学语言翻知识，这导致了他把前人总结的知识用数学语言翻译和表述，从而建立了描述电磁场的运动规律方程译和表述，从而建立了描述电磁场的运动规律方程组，实现了物理学史上的第二次大综合。组，实现了物理学史上的第二次大综合。“法拉第和麦克斯韦在电磁场方面的工作引起一场最伟法拉第和麦克斯韦在电磁场方面的工作引起一场最伟大的革命大的革命”爱因斯坦爱因斯坦 法拉第无疑是一位伟大的实验家，有丰富的法拉第无疑是一位伟大的实验家，有丰富的想象力，但他缺乏雄厚的数学知识，因此他发现了想象力，但他缺乏雄厚的数学知识，因此他发现了电磁感应现象，但没有完成电磁场理论的建立。电磁感应现象，但没有完成电磁场理论的建立。对法拉第和麦克斯韦的评价对法拉第和麦克斯韦的评价本学期课程结束本学期课程结束.谢谢大家！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢