第六章麦克斯韦电磁场理论电磁波电磁单位制

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1、第六章麦克斯韦电磁场理论电磁波电磁单位制第1节麦克斯韦电磁理论一、电流密度（复习）电流密度SI：电流强度等于电流密度的通量二、位移电流，；，曲面固定，电场随时间变化：，位移电流密度：：，位移电流：，=，真空中，=位移电流的本质是变化的电场三、静电场和稳恒磁场静电场，，稳恒磁场，，四、两个假说1、涡旋电场假说：变化的磁场产生涡旋电场涡旋电力线的环绕方向与满足左手定则92、位移电流假说线的环绕方向与满足右手定则变化的电场产生磁场电荷电场电磁场运动电荷磁场五、麦克斯韦方程组的积分形式静电场：、，传导电流的磁场：、涡旋电场：、，位

2、移电流的磁场：、，，，电场的高斯定理法拉第电磁感应定律磁场的高斯定理全电流安培环路定律：全电流，不包括磁化电流麦克斯韦方程组电导率，，洛仑兹力公式变化的电磁场在空间传播电磁波真空中电磁波的波速=真空光速光是电磁波，（麦克斯韦1865），1888，赫兹实验9例：证明平板电容器充电过程中，两极板间的位移电流证明：，=讨论：（1）：上没有电荷分布（2），连续全电流永远是连续的传导电流位移电流载流子定向移动形成的变化的电场=，焦耳热，焦耳定律不产生焦耳热例：球形电容器与交流电源相连求：（1）介质中的（2）通过半径为的球面的（）解：

3、（1），=，（）=（2）=====9例：圆片平板电容器求：（1）板间、（2）处的、解：（1），，====（2），=，例：以速率朝点运动时刻与点相距求：（1）通过圆面的（2）圆周上的解：（1）=====，()（2），，，，：运动电荷的磁场！，，9第2节电磁波理论一、麦克斯韦方程组的微分式积分变换公式高斯散度定理：（奥—高公式），斯托克斯公式：。可得麦克斯韦方程组的微分形式此外，电荷守恒定律的微分形式为：。还有极化电荷、磁化电流的微分表示分别为：、。3、介质状态方程适用于各向同性非铁磁质有非静电力时，4、洛仑兹力电磁力密度为二

4、、电磁波的性质自由空间——，无限空间，真空或充满均匀介质。平面波——远离波源的波前为球面，在局域看或更远处成为平面波9平面波性质：(1)电磁波为横波（TEM波）；令代表波传播方向，则。(2)；(3)同相、同频，任时刻在场点与组成右手系：(4)幅值（或大小）成比例：，如。(5)波速介质中：；真空中：，。波动的物理图象如图三、光的电磁理论牛顿——光的微粒说；惠更斯——光的波动说（以太、纵波等）；托马斯杨和菲涅耳——光的波动理论。光速的测定；，，表明光是一种电磁波——光的电磁理论。四、电磁波谱9大量实验证实不但光是EMW，而且发

5、现更多形式的EMW。习惯上按真空中波长作为标度，组成波谱。解释各波段划分（107cm-10-12cm）:无线电波——红外线——可见光——紫外线——X射线——射线，看产生机理、特征及效应第三节电磁波场的能流密度与动量一能流密度(1)能流密度单位时间内通过与传播方向垂直的单位截面的能量，用表示，单位为：，S=S(t)：坡印亭矢量：(2)理论结果①，频率越高，能量辐射越多，辐射本领越大；②③，反映辐射的方向性(3)实验验证高频发生器、发射天线——接收天线、灵敏电流计研究E分布：二电磁场的动量光压（略）第四节、电磁波的产生1、电磁

6、波的产生——发射电磁波的振源RLC振荡电路9当R较小时，阻尼解为其中RLC　　　ε(t)　　　当R=0时，若取，固有频率为，形成无衰减振荡。欲将电磁能有效地发射出去，除电路中不断补充能量外，还须具备产生电磁波的条件：(1)频率须足够高。因为辐射功率，所以要求大，则须L、C值小。(2)电路须开放。L、C均为集中元件，场能主要分布于其内，欲辐射出去，则需开→→→CL偶极振子（发射元天线，接收与发射可逆）放。最终演化成电偶极振子模型2、电磁波的传播变化B(t)激发涡旋E(t)，而变化的E(t)又激发涡旋B(t),…,相互激发，力

7、线相互套链，形成电磁波在空间传播。三、电偶极振子发射的电磁波1、电偶极振子模型92、振子产生电磁波动的描述严格计算知：以偶极振子为中心，周围场分布如下二者相互垂直现按两区定性分析如下：(1)近场区——似稳区（r〈〈，或r～〉(2)远区场——波场区（）电力线：闭合，波场区⊥。磁力线：始终是闭合线，H既与垂直、又与E垂直，并且（）三者组成右手系ZPθr　　θ双叶玫瑰线第五节能量在电路中的传播（略）第六节准恒电路和迅变电磁场（略）第七节电磁单位制（略）9