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1、电磁场与电磁波第十五章变化的电场、磁场电磁波（下）electromagneticfieldchapter15andelectromagneticwave麦氏电磁场理论(中年)麦克斯韦(1831-1879)在充满变化的电场空间同时也充满变化的磁场,反之亦然,二者相互联系,相互转化。电场和磁场的统一体称为电磁场。静电场和稳恒磁场都只不过是电磁场的两种特殊的表现形式。如果不考虑介质吸收电磁场的能量,则电场与磁场之间的相互转化过程会永远循环下去,形成相互联系在一起的不可分割的统一的电磁场运动,并由近及远地传播出去形成电磁波。本章内容
2、本章内容位移电流全电流定理麦克斯韦方程的积分形式电磁波的产生电磁波的基本性质第一节麦克斯韦电磁场理论简介displacementcurrentprincipleoftotalcurrentss15-6引言引言恒定磁场的安培环路定理在电容器充(放)电情况中遇到了问题！++++IcIc2s对0ldHl中断Ic两极板间对s1充电时导线上的传导电流IcIcldHl麦克斯韦研究了产生这种矛盾的原因,提出了位移电流概念全电流安培环路定理两者发生矛盾.充电过程注意:Ic是变化的s1l2s公共周界电容充电变化的电场产生磁场一、2t充电过程t
3、1++Ic1D1cj1q1q1+Ic传导电流传导电流密度cjD电位移数值(线的密度)D极板带电量q都在变++++Ic2D2cj2q2q2+注意:两极板间虽然没有传导电流,但有变化的电场.电位移线的密度随着极板电荷的增多而变密.位移电流1、位移电流充电过程中某时刻t则FDtddqtdd电场中也具有电流的量纲与等量值,并Ic++++IcDcjqq+传导电流Icqtdd电路中麦克斯韦称电位移通量对时间的变化率FDtdd为位移电流FDtddID及eDtejD为位移电流密度ssFDDdsq作封闭面应用s高斯定理例FDtddqtddIc
4、++++IcDqq+qtdd位移电流ID传导电流传导电流充电过程中某时刻tIcIc0.5A0.5AIDIc0时时ID0全电流全电流安培环路定理2、全电流传导电流+位移电流定义:传导电流是由运动的电荷产生,在导体中传播时会产生焦耳热.位移电流仅由变化的电场所引起,它既可沿导体传播,也可脱离导体不产生焦耳热.在真空中传播,但IDIcScjdS+SdSeDteIDIcsI+ScjdS+SDjdS全电流环路定理ldHlIDIcsI+全电流安培环路定理对恒定和非恒定情况均适用.重大意义:磁场变化的电场予示产生的规律.表明传导电流位移电
5、流都能产生,磁场Ic0在两极板间ldlHIDdsteeDSDlIDSdSeDteIc充电过程S例充电LL12L1HdlL2Hdl例例题DH0RrlDH+++++D空气eBHm0D0EIc0两极板间电场均匀,极板半径R例0充电过程已知求B分布tEdd则在处产生的磁场大小为rH2pHrpR2()rRpr2()rRldlHsdsDddtDddtDddtrRH21B21m0e0R2rR2rrRH21rB21m0e0rDddtDddttEddtEddldlHsds式的右方无负号,(或)的方向直接与(或)呈右手螺旋关系.HBDddtDd
6、Ed回顾回顾麦克斯韦先后的两个重要发现变化的磁场感生电场（涡旋电场）B()t0Bddt例如螺线管充磁过程LdlEBdtFdmBdssdtdsdtdBdsEBB变化的电场变化的磁场ldlHsDtdsdd例如电容器充电过程D()t0DddtH两极板间定理推广1麦克斯韦对高斯定理电场环路定理磁场高斯定理环路定理的推广空间任一点的电场强度麦克斯韦认为:静EE+E感空间任一点的电位移矢量静DD+D感1.推广后的电场环路定理ldlE+ldlE静ldlE感0+((stBdseestBdsee二、麦克斯韦的电磁场理论定理推广21.推广后的电
7、场环路定理ldlEstBdsee2.推广后的电场高斯定理感SdSD静SdSD+SdSDSqi+0SqidVrV对于电荷连续分布带电体定理推广31.推广后的电场环路定理ldlEstBdsee2.推广后的电场高斯定理3.推广后的磁场高斯定理无论稳恒磁场或变化电场产生的磁场都是无源场SdSB0SdSDdVrV定理推广41.推广后的电场环路定理ldlEstBdsee2.推广后的电场高斯定理SdSDdVrV3.推广后的磁场高斯定理SdSB04.推广后的磁场环路定理也就是我们前面已经讨论过的全电流安培环路定理ldHlIDIcsI+Scj
8、dS+SdSeDte((Scj+eDteSd卖氏方程组1.推广后的电场环路定理ldlEstBdsee2.推广后的电场高斯定理SdSDdVrV3.推广后的磁场高斯定理SdSB04.推广后的磁场环路定理ldHl((Scj+eDteSd麦克斯韦方程组称为(积分形式)被誉为电磁学中的牛顿定律基本要
