电磁场和电磁波补充

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1、第十七章电磁场与电磁波1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发（1）提出了有旋场（感生电动势来源于变化磁场引起的涡旋电场）概念。麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家.经典电磁理论的奠基人,气体动理论创始人之一.主要贡献：(3)并预言了以光速传播的电磁波的存在.在气体动理论方面,他还提出了气体分子按速率分布的统计规律.（2）又提出了位移电流(随时间变化的电场会产生磁场）的假说,建立了经典电磁理论。(2)在电流非稳恒状态下,安培环路定理是否正确?矛盾++++++(1)对于稳恒电流对面对面jC为传导电流密度，IC是穿过以闭合回路L为边界的任意曲面的传导

2、电流强度。稳恒情况下得到的磁场环路定理一般不能应用到可变电流（非稳恒）情况。电容器破坏了电路中传导电流的连续性。原因：1、位移电流（2）根据电荷守恒定律…(1）……(2)构成闭合曲面（1）……(3)位移电流密度(jd)与传导电流密度（jC）的矢量和构成全电流之后，全电流是连续的令：并称为位移电流密度单位时间内流出闭合曲面S的电量等于面内电量的减小量+++++++++II变化的电场象传导电流一样能产生磁场，从产生磁场的角度看，变化的电场可以等效为一种电流。为什么可以看成位移电流密度(jd)麦克斯韦把这种电流称为位移电流。（1）位移电流密度：（2）位移电流：二、全电流定律(2)位移电流与传导电流

3、大小和方向的关系?表明全电流是连续的（1）有了全电流的概念之后，麦克斯韦将安培环路定理推广为：或者全电流定律磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过以此闭合回路为边界的任意曲面的全电流。位移电流与传导电流大小相同，方向一致。位移电流与传导电流大小相同，方向一致可以理解为：在传导电流中断的地方必有等量的位移电流接替它，而在位移电流中断的地方必有等量的传导电流接替它。全电流定律再来处理前面的问题无矛盾！若I=0对比左旋右旋对称美例半径为R,相距l(l«R)的圆形空气平板电容器,两端加上交变电压U=U0sint,求电容器极板间的:(1)位移电流;(2)位移电流密度的大小;(3)位移电流激发的磁场分布

4、B(r),r为圆板的中心距离.解：(1)由于l«R,故平板间可作匀强电场处理,根据位移电流的定义+++++++++II平性板电容器的电容代入,可得同样结果.(2)由位移电流密度的定义或者另解(3)因为电容器内I=0,且磁场分布应具有轴对称性,由全电流定律得+++++++++II麦克斯韦认为静电场的高斯定理和磁场的高斯定理也适用于一般电磁场.所以,可以将电磁场的基本规律写成麦克斯韦方程组四、麦克斯韦方程组积分形式微分形式麦克斯韦方程组物理意义：1、通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。2、电场强度沿任意闭曲线的线积分等于以该曲线为边界的任意曲面的磁通量对时间变化量的负

5、值。3、通过任意闭合面的磁通量恒等于零。4、稳恒磁场沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该曲线为边界的曲面的全电流。麦克斯韦方程组的形式既简洁又优美，全面反映了电场和磁场的基本性质，并把电磁场作为一个整体，用统一的观点阐明了电场和磁场之间的联系。麦克斯韦电磁理论的建立是19世纪物理学发展史上又一个重要的里程碑。正如爱因斯坦所说：“这是牛顿以来物理学所经历的最深刻和最有成果的一项真正观念上的变革”.所以，人们常称麦克斯韦是电磁学上的牛顿。根据麦克斯韦理论，在自由空间内的电场和磁场满足这样电场和磁场可以相互激发并以波的形式由近及远,以有限的速度在空间传播开去，就形成了电磁波。五.电磁波的形成与传播基

6、本原理:EEEEHHHH解决途径：(1)提高回路振荡频率LC回路能否有效地发射电磁波(1)振荡频率太低LC电路的辐射功率(2)电磁场仅局限于电容器和自感线圈内LC回路有两个缺点：(2)实现回路的开放1.电磁波的发射从LC振荡电路到振荡电偶极子电磁波的发射振荡电偶极子:电矩作周期性变化的电偶极子...qq+..q+q.q+q+q-..q电偶极子的辐射过程振荡电偶极子等效于一振荡电流元振荡电偶极子产生的电磁场不同时刻振荡电偶极子附近的电场线+++++++-振荡电偶极子附近的电磁场线电偶极子的辐射场各向同性介质中，可由波动方程解得振荡偶极子辐射的电磁波球面电磁波方程偶极子周围的电磁场xyz....

7、aabb在更远离偶极子的地方（r>>l），因r很大，在通常的研究范围内，的变化很小，故的振幅可看作恒量，因而平面电磁波方程四、平面电磁波xyZ此振动产生一列沿x正方向传播的平面简谐行波，其波动式为E=E0cosw(t-x/t)平面电磁波示意图2、电磁波是偏振波,都在各自的平面内振动在无限大均匀绝缘介质(或真空)中,平面电磁波的性质概括如下:1、电磁波是横波,它们构成正交右旋关系.相互垂直，3、是同位相的，且