第6章 时变电磁场(1)

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1、第六章时变电磁场§6.1法拉第电磁感应定律与麦克斯韦第二方程§6.2位移电流和全电流定律§6.3麦克斯韦方程组§6.4分界面上的边界条件§6.5坡印亭定理和坡印亭矢量§6.6时谐变电磁场§6.7波动方程§6.8时变场的标量位和矢量位第六章时变电磁场§6.1法拉第电磁感应定律与麦克斯韦第二方程§6.2位移电流和全电流定律§6.3麦克斯韦方程组§6.4分界面上的边界条件§6.5坡印亭定理和坡印亭矢量§6.6时谐变电磁场§6.7波动方程§6.8时变场的标量位和矢量位第六章时变电磁场恒定场：时变场：场源和场量都不随时间变化。随时间变化的电磁场。电磁场电场和磁场各自独立，彼此无关。时变电磁场

2、的电场和磁场不再互相独立，而是相互依存、相互转化。变化的磁场会产生电场，变化的电场会产生磁场，电场和磁场不可分割地成为统一的电磁现象。时变电磁场的核心理论是麦克斯韦方程组麦克斯韦（JamesClerkMaxwell，1831—1879)伟大的物理学家、数学家。经典电磁理论的奠基人，气体动理论的创始人之一。Kinetictheoryofgases（气体分子运动论）时变电磁场的核心理论是麦克斯韦方程组麦克斯韦（JamesClerkMaxwell，1831—1879)他提出了有旋电场和位移电流概念，建立了经典电磁理论，并预言了以光速传播的电磁波的存在。他的《电磁学通论》与牛顿时代的《自然

3、哲学的数学原理》并驾齐驱，它是人类探索电磁规律的一个里程碑。在气体动理论方面，他还提出气体分子按速率分布的统计规律。电场与磁场之间的相互激发可脱离电荷和电流而发生。电场与磁场的相互联系，相互激发，时间上周而复始，空间上交链重复，这一过程预示着波动是电磁场的基本运动形态。Maxwell的这一预言在他去世后（1879年）不到10年的时间内（1888），由德国科学家Hertz通过实验证实。从而证明了Maxwell的假设和推广的正确性。EH●E、H和三者互相垂直●E、H和构成右手螺旋系●E与H同相位●E与H在数值上成正比（E:电场强度,H:磁场强度,:介质中电磁波的速度）1.完善了

4、宏观的电磁场理论四个微分方程方程组在任何惯性系中形式相同洛仑兹不变式确定的边界条件下解方程组还有介质方程麦克斯韦的贡献2.爱因斯坦相对论的重要实验基础3.预言电磁波的存在§6.1法拉第电磁感应定律与麦克斯韦第二方程二、导体回路中的磁链对时间的变化率一、法拉第电磁感应定律三、麦克斯韦第二方程§6.1法拉第电磁感应定律与麦克斯韦第二方程二、导体回路中的磁链对时间的变化率一、法拉第电磁感应定律三、麦克斯韦第二方程一、法拉第电磁感应定律1、电磁感应现象2、电磁感应规律一、法拉第电磁感应定律1、电磁感应现象2、电磁感应规律奥斯特发现：电流具有磁效应。由对称性，人们会问：磁是否有电效应？电磁感

5、应现象从实验上回答了这个问题，反映了物质世界的对称美!思路：介绍实验规律——法拉第电磁感应定律从场的角度说明磁场的电效应。美1、电磁感应现象从产生的原因上分为两大类先看现象，然后归纳总结1、电磁感应现象左面三种情况均可使电流计指针摆动第一类××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××第二类1）上述两类产生电磁感应现象的共同原因是：回路中磁通Φ随时间发生了变化2）分析可知，电磁感应现象的本质是电动势3）第一类装置产生的电动势称感生电动势第二类装置产生的电动势称动生电动势第一类××××××××××××××××××××××××第二类一、法拉第电磁感应定

6、律1、电磁感应现象2、电磁感应规律1)楞次定律2、电磁感应规律闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。导体回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比式中k是比例常数，在(SI)制中k=1*只要磁通量发生变化就有感应电动势。*要形成感应电流，除磁通量发生变化外，还要有闭合导体回路。2)法拉第电磁感应定律在某些约定的情况下，或说将楞次定律考虑在内后法拉第电磁感应定律将写成如下形式:2)法拉第电磁感应定律1)任设回路的电动势方向(简称计算方向L)2)磁通量的正负与所设计算方向的关系：当

7、磁力线方向与计算方向成右手螺旋关系时磁通量的值取正否则磁通量的值取负3)计算结果的正负给出了电动势的方向0:说明电动势的方向就是所设的计算方向0:说明电动势的方向与所设计算方向相反。约定：如：我们欲求面积S所围的边界回路中的电动势。假设磁场空间均匀磁力线垂直面积S磁场随时间均匀变化，变化率为解：先设电动势方向（即计算方向）可以有两种设法.....................均匀磁场>第一种：设计算方向L（电动势方向）如图所示的逆时针回路方向<0......