7第八章麦克斯韦电磁理论和电磁波(1)20pages.ppt

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1、第八章麦克斯韦电磁理论和电磁波作业：P7992P8355!!§2电磁波§3电磁场的能流密度与动量§1麦克斯韦电磁理论(1)稳恒电场：场方程(2)稳恒磁场：场方程静电场、静磁场相互无联系。何以见得？1、稳恒场§1麦克斯韦电磁理论一、总结与回顾L2、时变场法拉第电磁感应定律，(1)变化的电场√(2)变化的磁场是否适用于变化电场中？√？S不变否则，电流形式又如何？？√√？总结：时变电磁场方程√位移电流全电流二、位移电流全电流（重点）导言：稳恒电流（稳态磁场）条件下，电流连续。1、时变条件下，安培环路定理中电

2、流出现的问题RC电路0S3面RLII电流连续电流不连续circuitIS1，2、4面分析：(1)环路积分值应唯一(2)定理应该普适稳态安培环路定理需要修正LR电路应将电流概念推广，寻找非稳恒电路中的广义电流，使之具有连续性质。问题：出在电流不连续，电流线不闭合解决方法如何寻找在问题出现处寻找！！++++++寻找：t时刻，平行板电容器电极板间有哪些物理量？分析各量的量纲SII++++++麦克斯韦定义：位移电流displacementcurrent2、非稳恒电路中广义电流通过某个面积的位移电流就是通过

3、该面积的电位移通量对时间的变化率位移电流文字定义引入位移电流后，电流连续？位移电流强度与位移电流密度的关系位移电流密度在如下图所示的闭合曲面上，应用电荷守恒定律和高斯定理S2S1II++++++引入全电流密度将高斯定理两端对时间求导3、广义电流的连续性全电流全电流连续4、全电流连续方程S2II++++++真空中的位移电流介质中的位移电流位移电流意义与传导电流无关变化的电场（1）相同点：两者都能产生磁场，产生磁场的方式相同三、全电流环路定理推广至非稳态由全电流的连续性可知，通过以闭合曲线L为边线的任

4、意曲面的全电流强度相等。麦克斯韦提出：在非稳恒情况下，磁场强度沿任意闭合曲线L的线积分（环量）满足下式位移电流、传导电流的异同点（2）不同点传导电流能产生焦耳热，而位移电流的本质是变化的电场，不是由自由电荷运动产生，不产焦耳热。S2II++++++（3）全电流连续性的具体分析S1全电流连续在任意条件下，在任意空间点，当自由电荷的运动被阻止时，即传导电流的连续性被破坏时，电荷在该点积累，附近的电场变化，电流继续以位移电流的形式传导，由此保证了电流的连续性。理解不仅自由电荷的运动能产生电流，变化的电场也是

5、电流。传导电流仅是电流的一种。观念提升狭缝四、位移电流产生磁场的讨论（a)传导、位移电流以相同方式产生磁场I1dS(b)两种变化电场元位移电流在P点的磁场=0整体位移电流在P点的磁场=0（无旋场变化，能否真正存在？）无旋时变电场的磁场有旋电场等同电流环产生的磁场B≠0例电荷+q以速度v向O点运动。在O点处作一半径为a的圆，圆面与速度方向垂直。求通过该圆面的位移电流和圆周上各点处的磁感应强度。解在任一时刻，穿过圆面的电位移通量由全电流安培环路定理低速运动电荷的磁场h五、麦克斯韦方程组1、Maxwell四

6、个方程的积分式及意义Maxwell引入“涡旋电场”、“位移电流”后，可将电场、磁场的闭和线积分（环流）方程推广至时变，而另外两个闭和曲面积分（通量）方程在时变场中与实验不矛盾，可直接推广至时变场。由此，Maxwell在前人工作基础之上，总结概括形成了Maxwell电磁理论体系。Maxwell的4、3、2、1四个方程、三个关系、两个假说、一个预言（电磁波）Maxwell方程组是经典电磁理论的基础。物理意义如下：（1）式：静电场是有场源；（2）式：电荷能激发电场，变化的磁场也能激发电场；（3）式：磁场是无

7、源场，磁感应线闭合，自由磁荷不存在；（4）式：传导电流能激发磁场，变化的电场也能激发磁场。1、Maxwell四个方程的积分式及意义Maxwell的4第二、第四式告知我们：变化的电场、磁场相互激发，可脱离场源而独立存在，Maxwell由此预言了电磁波存在，1888年Hentz验证了此预言。Maxwell方程组是解决宏观电磁现象的有力工具。