麦克斯韦方程电磁波优秀PPT.ppt

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1、第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波本章主要讲解三个方面的问题：本章主要讲解三个方面的问题：1 1）位移电流）位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理2 2）麦克斯韦方程组的积分形式）麦克斯韦方程组的积分形式3 3）电磁波）电磁波电磁波的产生电磁波的产生电磁波的性质电磁波的性质电磁波谱电磁波谱第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理变更的磁场产生涡旋电场（感生电场），那

2、么，变更变更的磁场产生涡旋电场（感生电场），那么，变更的电场能否产生磁场？的电场能否产生磁场？下面来探讨电容器的充、放电过程：下面来探讨电容器的充、放电过程：可以证明：第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波产生上述冲突的根源是传导电流的不连续性引起的。产生上述冲突的根源是传导电流的不连续性引起的。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、

3、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波Maxwell将电位移通量的变更看作一种新的等效电流将电位移通量的变更看作一种新的等效电流-位移电流，同时引入全电流的概念，全电流在位移电流，同时引入全电流的概念，全电流在任何状况下都连续！任何状况下都连续！第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波全电流安培环路定理全电流安培环路定理第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克

4、斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波位移电流和传导电流位移电流和传导电流1 1）位移电流与传导电流都听从安培环路定理，亦能激发磁场。）位移电流与传导电流都听从安培环路定理，亦能激发磁场。2 2）位移电流与传导电流虽均称为电流，但物理本质不同。传导）位移电流与传导电流虽均称为电流，但物理本质不同。传导电流是电荷的宏观定向运动，只存在于导体中，因为在导体中电流是电荷的宏观定向运动，只存在于导体中，因为在导体中才有可以作宏观定向运动的自由电荷。而位移电流的本质是变才有可以作宏观定向运动的自由电荷。而位移电流的本质是变更的电场，可以存在于导体、电介质或真空中。更的电场，可以存在于导体、电介质或真空中。

5、3 3）导体中的传导电流要产生热效应，而且听从焦耳）导体中的传导电流要产生热效应，而且听从焦耳-楞次定律。楞次定律。而在导体中的位移电流不产生热效应，在电介质中的位移电流而在导体中的位移电流不产生热效应，在电介质中的位移电流虽然产生热效应，但不听从焦耳虽然产生热效应，但不听从焦耳-楞次定律。楞次定律。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】平行板电容器由【例题】平行板电容器由 R=0.10 m 的圆形极板组成。充电的圆形极板组成。充电时极板间电场强度的变更率时极板间电场强度的变更率dE/dt=1.0101

6、2 V/ms。若略。若略去边缘效应，求：（去边缘效应，求：（1）两极板）两极板间的位移电流密度和位移电流；间的位移电流密度和位移电流；（2）距两极板中心连线）距两极板中心连线 r 处的处的磁感强度。磁感强度。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波*b【例题】【例题】圆形平行板电容器极板圆形平行板电容器极板间为空气电介质。充电时极板上间为空气电介质。充电时极板上的电荷面密度随时间不断增加，的电

7、荷面密度随时间不断增加，即即 =kt，k为常量，试求电容器为常量，试求电容器内距轴线距离内距轴线距离 r 处的磁感应强度。处的磁感应强度。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波*b第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波本章主要讲解三个方面的问题：本章主要讲解三个方面的问题：1 1）位移电流）位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理2 2）麦克斯韦方程组的积分形式）麦克斯韦方程组的积分形式3 3）电磁波）电磁波电磁波的产生电

8、磁波的产生电磁波的性质电磁波的性质电磁波谱电磁波谱第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波 麦麦克克斯斯韦韦是是1919世世纪纪宏宏大大的的英英国国物物理理学学家家、数数学学家家。麦麦克克斯斯韦韦18311831年年1111月月1313日日诞诞生生于于苏苏格格兰兰的的爱爱丁丁堡堡，这这一一年年正正是是法法拉拉第第发发觉觉电电磁磁感感应应现现象象的的那那一一年年。麦麦克克斯斯韦韦自自幼幼聪聪颖颖，思思维维灵灵敏敏，他他父父亲亲是是个个学学问问渊渊博博的的律律师师，使使麦麦克克斯斯韦韦从从小小受受到到良良好好的的教教

9、化化。18471847年年进进入入爱爱丁丁堡堡高高校校学学习习数数学学和和物物理理。18501850年年转转入入剑剑桥桥高高校校三一学院。三一学院。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦麦克克斯斯韦韦主主要要从从事事电电磁磁理理论论、分分子子物物理理学学、统统计计物物理理学学、光光学学、力力学学等等方方面面的的探探讨讨。尤尤其其是是他他建建立立的的电电磁磁场场理理论论，将将电电学学、磁磁学学统统一一起起来来，是是1919世世纪纪物物理理学学发发展展的的最最光光辉辉的的成成果果，是是科科学学史史上上最最宏宏大大

10、的的综综合合之之一。一。18651865年年他他预预言言了了电电磁磁波波的的存存在在，电电磁磁波波传传播播速速度度等等于于光光速速，同同时时得得出出结结论论：光光是是电电磁磁波波的的一一种种形形式式，揭揭示示了了光光现现象象和和电电、磁磁现现象象之之间间的的联联系系。18881888年年德德国国物理学家赫兹用试验验证了电磁波的存在。物理学家赫兹用试验验证了电磁波的存在。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波 在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献，他是气体动理

11、论的创始人之一。要贡献，他是气体动理论的创始人之一。18591859年他首年他首次从理论上导出了气体分子速率分布的具体形式（即次从理论上导出了气体分子速率分布的具体形式（即麦克斯韦速度分布律）。他引入了迟豫时间的概念，麦克斯韦速度分布律）。他引入了迟豫时间的概念，发展了一般形式的输运理论，并把它应用于扩散、热发展了一般形式的输运理论，并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。传导和气体内摩擦过程。18671867年引入了年引入了“统计力学统计力学”这个术语。这个术语。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波 麦克

12、斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师，但他特别重视试验，由他负责表述科学思想的大师，但他特别重视试验，由他负责建立起来的卡文迪什试验室，在他和以后几位主任的建立起来的卡文迪什试验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为著名遐迩的学术中心之一。领导下，发展成为著名遐迩的学术中心之一。1879 1879年，麦克斯韦因肺结核不治而去世，年仅年，麦克斯韦因肺结核不治而去世，年仅4848岁。岁。“对无知充分的醒悟，才是学问真正发展的前奏对无知充分的醒悟，才是学问真正发展的前奏曲曲”，这是他留给后人的著名治学格言之一。，这是他留给后人的著名治学

13、格言之一。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程组的积分形式麦克斯韦方程组的积分形式第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦在引入涡旋电场后，将静电场的环流定理修麦克斯韦在引入涡旋电场后，将静电场的环流定理修改为改为 即：即：第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦在引入位移电流后，将将安培环路定理修改麦克斯韦在引入位移电

14、流后，将将安培环路定理修改为为 即：即：第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(1)(1)(1)(1)电学的高斯定理电学的高斯定理电学的高斯定理电学的高斯定理(2)(2)(2)(2)磁学的高斯定理磁学的高斯定理磁学的高斯定理磁学的高斯定理(4)(4)(4)(4)普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理(3)(3)(3)(3)法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电

15、磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(微分形式微分形式)矢量微分算符矢量微分算符第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波 在在应应用用Maxwell方方程程解解决决实实际际问问题题时时，常常与与表表征征介介质质特特性性的的物物理理量量相相对对介介电电常常数数、相相对对磁磁导导率率、电电导导率率 发生联系，因此加三个介质方程：发生联系，因此加三个介质方程：Maxwell方方程程在在高高速速领领域域中中仍仍旧旧适适用用，但但在在微微观观领领域中不完全适用，为此发

16、展了量子电动力学。域中不完全适用，为此发展了量子电动力学。Maxwell方方程程组组的的七七个个方方程程，理理论论上上可可以以解解决决全全部部电磁学的问题。电磁学的问题。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波通通 知知 1 1、下周二交第、下周二交第1818、1919章作章作业。业。2 2、下下周二（、下下周二（1111月月1818日进日进行其次次开卷测验）。行其次次开卷测验）。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波本章主要讲解

17、三个方面的问题：本章主要讲解三个方面的问题：1 1）位移电流）位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理2 2）麦克斯韦方程组的积分形式）麦克斯韦方程组的积分形式3 3）电磁波）电磁波电磁波的产生电磁波的产生电磁波的性质电磁波的性质电磁波谱电磁波谱第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波电磁场的传播电磁场的传播-电磁波电磁波 由麦克斯韦电磁场理论可知，若在空间某区域有由麦克斯韦电磁场理论可知，若在空间某区域有变更的电场，则在其邻近区域必定会激发起变更的磁变更的电场，则在其邻近区域必定会激发起变更的磁场，尔后又

18、会在较远的区域激发起变更的电场。变更场，尔后又会在较远的区域激发起变更的电场。变更的电场与变更的磁场相互激发，交替产生并以确定的的电场与变更的磁场相互激发，交替产生并以确定的速度由近及远地向四周传播，形成电磁波。速度由近及远地向四周传播，形成电磁波。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波1 1、电磁波的产生、电磁波的产生 产生电磁振荡是实现电磁波辐射的基础，而产生电磁振荡是实现电磁波辐射的基础，而LC振荡电路则振荡电路则是产生电磁振荡的振源，它由一个电容器和一个自感线圈串连是产生电磁振荡的振源，它由一个电容器和

19、一个自感线圈串连而成，在电路中，电容器而成，在电路中，电容器C是储存电场能量的元件，自感线圈是储存电场能量的元件，自感线圈L是储存磁场能量的元件。是储存磁场能量的元件。首先给电容器充电，将电能储存在电首先给电容器充电，将电能储存在电容器极板间的电场中，然后再将其与容器极板间的电场中，然后再将其与无电阻的自感线圈串联。无电阻的自感线圈串联。下面我们分析下面我们分析电磁振荡过程中，电场电磁振荡过程中，电场能量和磁场能量在电容器和自感线圈能量和磁场能量在电容器和自感线圈中相互转移、能量守恒的过程中相互转移、能量守恒的过程。LCEKLC 电磁振荡电路电磁振荡电路第第第第 18 18 18 18章章章章

20、 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波要将要将LC振荡电路中的电磁能放射出去，必需具备以下条件：振荡电路中的电磁能放射出去，必需具备以下条件：（1）频率必需特殊高；（）频率必需特殊高；（2）电路必需开放。）电路必需开放。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方

21、程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线偶极振子四周的电力线和磁感应线第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波赫赫兹兹（H.R.Hertz，1857-1894），德德国国物物理理学学家家。十十九九

22、岁岁入入德德累累斯斯顿顿工工学学院院，次次年年转转入入柏柏林林高高校校，在在物物理理学学教教授授亥亥姆姆霍霍兹兹指指导导下下学学习习。1889年年，接接替替克克劳劳修修斯斯担担当当波波恩恩高高校校物物理理学学教教授授，直直到到逝逝世世。赫赫兹兹对对人人类类最最宏宏大大的的贡贡献献是是用用试试验验证证明明白白电电磁磁波波的的存存在在（1888年年），以以及及发发觉觉了了光光电电效效应应（1887年年）。赫兹的电磁波试验，不仅证明白麦克斯韦发觉的真理，更赫兹的电磁波试验，不仅证明白麦克斯韦发觉的真理，更重要的是开创了无线电技术的新纪元。正值人们对他寄以更大重要的是开创了无线电技术的新纪元。正值人们

23、对他寄以更大期望时，他却于期望时，他却于18941894年元旦因血中毒逝世，年仅年元旦因血中毒逝世，年仅3636岁。为了纪岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简称称“赫赫”。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波赫兹试验赫兹试验 赫兹在赫兹在18881888年接受振荡偶极子，实现了发送和接收电磁波。年接受振荡偶极子，实现了发送和接收电磁波。接受下图装置，证明白振荡偶极子能够放射电磁波。接受下图装置，证明白振荡偶极子能够放射电磁波。第

24、第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波赫兹试验不仅证明白电磁波的存在，同时赫兹试验不仅证明白电磁波的存在，同时也迎来了无线电通信的新时代也迎来了无线电通信的新时代第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波2 2、电磁波的性质、电磁波的性质（1 1）横波）横波电矢量电矢量E E和磁矢量和磁矢量H H相互垂直，且均与传播方向垂直，这说明电相互垂直，且均与传播方向垂直，这说明电磁波是横波磁波是横波（2 2）偏振性）偏振性（3 3）同相性）同

25、相性第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波（4 4 4 4）传播速度）传播速度）传播速度）传播速度电磁波在真空中的传播速度电磁波在真空中的传播速度C C第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波3 3、电磁波谱、电磁波谱第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波接收天线接收天线接收天线接收天线接收天线接收天线接收天线接收天线地波地波地波地波电离层电离层电

26、离层电离层空间波空间波空间波空间波地球地球地球地球天波天波天波天波发射天线发射天线发射天线发射天线无线电波的传播无线电波的传播第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波GPSGPS全球定位系统全球定位系统第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波人脑的红外热成像人脑的红外热成像第第第第 18 18 18 18章章章章

27、 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波红外热成像红外热成像红红外外夜夜视视仪仪第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波课后作业课后作业：18-1 18-3 18-518-1 18-3 18-5 第第第第 18 18 18 18章章

28、章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波THE END第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波法拉第电磁感应定律：不论何种缘由，使通过回路所法拉第电磁感应定律：不论何种缘由，使通过回路所包围面积的磁通量发生变更时，回路中产生的感应电包围面积的磁通量发生变更时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变更率的负值成正比。动势与磁通量对时间的变更率的负值成正比。楞次定律：闭合回路中感应电流的方向，总是使它所楞次定律：闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场去阻碍引起感

29、应电流的原磁通量的变更。激发的磁场去阻碍引起感应电流的原磁通量的变更。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波产生动生电动势的非静电力是洛伦磁力产生动生电动势的非静电力是洛伦磁力动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势感应电动势感应电动势第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波变更的磁场能在其四周空间激发一种电场，它能对处变更的磁场能在其四周空间激发一种电场，它能对处于其中的带电粒子施以力的作用。这种电场称为涡旋于其中的带电粒子施以

30、力的作用。这种电场称为涡旋电场（或感生电场）。涡旋电场施于导体内电荷的力电场（或感生电场）。涡旋电场施于导体内电荷的力就是导体中产生感生电动势的非静电力。就是导体中产生感生电动势的非静电力。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波自感与互感自感与互感第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】一个非匀整磁场磁感应强度的变更规律为：【例题】一个非匀整磁场磁感应强度的变更规律为：B=4 t2y(SI)，方向垂直纸面对外，磁场中有一边

31、长为，方向垂直纸面对外，磁场中有一边长为0.2 m的正方形线框，其位置如图所示，试确定的正方形线框，其位置如图所示，试确定 t=0.25 s时线框中感应电动势的大小和方向。时线框中感应电动势的大小和方向。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波方向：顺时针方向：顺时针第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】【例题】一导线被弯成如图一导线被弯成如图所示的形态，放在匀整磁场所示的形态，放在匀整磁场 B 中，中，ab为半径为为半径

32、为 R 的的 3/4 圆弧，圆弧，oa=R。若此导线以角。若此导线以角速度速度 绕通过绕通过O点并与磁场点并与磁场平行的轴逆时针匀速转动，平行的轴逆时针匀速转动，求其中的动生电动势，方向求其中的动生电动势，方向如何？如何？第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波 第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】如图所示，在与匀整恒定磁场【例题】如图所示，在与匀整恒定磁场 B 垂直的平面垂直的平面内，有一半径为内，有一半径为 R 的圆

33、弧形导线的圆弧形导线 abc。导线沿。导线沿 x 轴方轴方向以速度向以速度 v 向右平动，求导线上的动生电动势。向右平动，求导线上的动生电动势。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波通通 知知 1 1、交第、交第1717、1818章作业。章作业。2 2、下周二（、下周二（1111月月1818日进行日进行其次次开卷测验）。其次次开卷测验）。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】如图所示，导体棒【例题】如图所示，导体棒AB在

34、匀整磁场在匀整磁场B中绕过中绕过C点点的垂直于棒长，且沿磁场方向的轴的垂直于棒长，且沿磁场方向的轴OO转动，角速度转动，角速度为为。BC的长度为棒长的的长度为棒长的1/3。则：。则：(1)A点比点比B点电势高点电势高 (2)A点与点与B点电势相等点电势相等(3)A点比点比B点电势低点电势低 (4)有稳恒电流从有稳恒电流从A点流向点流向B点点第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例例题题】圆圆盘盘发发动动机机的的铜铜圆圆盘盘半半径径为为R2=1.2m、厚厚度度为为d=1.0 10-3m，以以角角速速度度=5 2

35、 rads-1绕绕通通过过盘盘中中心心的的金金属属轴轴oo转转动动，转转轴轴的的半半径径为为R1=2.0 10-3m。圆圆盘盘面面与与磁磁感感应应强强度度B=10T的的匀匀整整磁磁场场垂垂直直。转转轴轴和和圆圆盘边缘间的电动势为多少？盘边缘间的电动势为多少？解解:因因为为厚厚度度d远远小小于于半半径径R2，所所以以把把圆圆盘盘看看作作薄薄圆圆盘盘，在在圆圆盘盘上上沿沿矢矢径径r取取一一线线元元dr，线线元元距距轴轴心心距距离离r，转转动动速速度度v=r，由由动动生电动势公式得线元的电动势生电动势公式得线元的电动势BBoo第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程

36、、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波积分得电动势为积分得电动势为边缘的电势高边缘的电势高。整个圆盘可看作是很多径向导线的并联。整个圆盘可看作是很多径向导线的并联。BBoo第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】【例题】一长直导线通有电流一长直导线通有电流 I I，旁边有一与它共面的长方形线，旁边有一与它共面的长方形线圈圈 ABCD ABCD 以垂直于长导线方向以垂直于长导线方向的速度的速度 V V 向右运动（如图所示）向右运动（如图所示），求，求：线圈中感应电动势的线圈中感应电动势的表达式（作

37、为表达式（作为 AB AB 边到长直导线边到长直导线的距离的距离 x x 的函数）；的函数）；已知已知 I=5 I=5 A A，v=3 m/sv=3 m/s，l=20 cm=20 cm，a=10=10 cmcm，求，求 x=10 cm=10 cm 时线圈中的感时线圈中的感应电动势的大小和方向。应电动势的大小和方向。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例例题题】两两根根半半径径为为a的的平

38、平行行长长直直传传输输线线，相相距距为为d，且且ad。试求长为。试求长为l的这对传输线的自感。的这对传输线的自感。解解：设设传传输输线线中中通通有有电电流流I，电电源源和和用用电电器器在在无无限限远远处处，电电流流从从AB输输出出，CD返返回回。两两传传输输线线在在离离AB为为r处处产产生生的的总总磁磁感感应应强强度度的的大大小小为为dBACDIIrdr2alP第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波dBACDIIrdr2alP由由于于ar，可可以以忽忽视视两两导导线线内内部部的的磁磁通通量量。因因此此通通过过两

39、两传传输输线线间间长长为为l，宽宽为为dr的的面面积积元元dS的的磁磁通量为通量为通过长为通过长为l的两导线间的磁通量为的两导线间的磁通量为第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波则长为则长为l的这对传输线的自感为的这对传输线的自感为这种传输线单位长度的这种传输线单位长度的分布自感分布自感为为如果有数据：如果有数据：则这种传输线单位长度的分布电感为则这种传输线单位长度的分布电感为第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】【例题

40、】一无限长直导线中通有电流一无限长直导线中通有电流 I=I0sint，有一，有一绝缘的矩形线框与直导线共面，如图所示，试求绝缘的矩形线框与直导线共面，如图所示，试求：直导线与线框的互感系数；直导线与线框的互感系数；线框的互感电动势线框的互感电动势。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波全电流安培环路定理全电流安培环路定理位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理第第第第 18 1

41、8 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组(1)(1)(1)(1)电学的高斯定理电学的高斯定理电学的高斯定理电学的高斯定理(2)(2)(2)(2)磁学的高斯定理磁学的高斯定理磁学的高斯定理磁学的高斯定理(4)(4)(4)(4)普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理普遍的安培环路定理(3)(3)(3)(3)法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理法拉第电磁感应定理第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、

42、电磁波【例题】【例题】有一电容量为有一电容量为 C=0.1F 的平行板电容器，若在的平行板电容器，若在两极板间加上两极板间加上V=5sin2t（V式中的单位为伏特，式中的单位为伏特，t 的单的单位为秒）的电势差，求电容器两极板之间的位移电流。位为秒）的电势差，求电容器两极板之间的位移电流。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】【例题】空气平行板电容器极板为圆形导体片，半径为空气平行板电容器极板为圆形导体片，半径为 R R，放，放电电流为电电流为 ，忽略边缘效应，求极板间与圆形导体片，忽略边缘效应，求极板

43、间与圆形导体片轴线的距离为轴线的距离为 r r（r Rr R）处的磁感应强度）处的磁感应强度 。*b以以轴轴线线为为圆圆心心，以以 r r 为为半半径径作作一一圆圆周周。通通过过该该圆圆周周的的位移电流为：位移电流为：方向沿圆周的切线方向，与电流方向成右手螺旋关系方向沿圆周的切线方向，与电流方向成右手螺旋关系 再以圆周再以圆周C C为闭合回路，安培环路定理给出：为闭合回路，安培环路定理给出：第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波【例题】【例题】一平行电磁波在真空中传播，其电场强度：一平行电磁波在真空中传播，其电场强度：试求：试求：波的传播方向；波的传播方向；磁场强度的表达式；磁场强度的表达式；坡印廷矢坡印廷矢量的表达式。量的表达式。第第第第 18 18 18 18章章章章 麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波麦克斯韦方程、电磁波THE END