第十一章電磁場(chǎng)理論

第十一章電磁場(chǎng)理論1第1頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11.1麥克斯韋方程組一、穩(wěn)恒場(chǎng)的基本規(guī)律1、靜電場(chǎng)的基本規(guī)律（1）實(shí)驗(yàn)規(guī)律（2）基本定理（3）基本性質(zhì)---有源場(chǎng)保守場(chǎng)電力線不閉合第2頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律（1）實(shí)驗(yàn)規(guī)律（2）基本定理（3）基本性質(zhì)---無(wú)源場(chǎng)非保守場(chǎng)磁力線閉合對(duì)變化的電磁場(chǎng)，基本定理需修正和推廣。第3頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、變化電磁場(chǎng)的規(guī)律1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（麥?zhǔn)霞僭O(shè)1）當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，有感生電場(chǎng)產(chǎn)生：2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)（麥?zhǔn)霞僭O(shè)2）I0S1（1）問(wèn)題的提出I0激發(fā)的磁場(chǎng)沿環(huán)路的積分為對(duì)穩(wěn)恒閉合電流，環(huán)路積分與所張曲面無(wú)關(guān)。S2第4頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月S1I0若電阻換成電容器，充放電時(shí)電流不恒定且不閉合，問(wèn)題：環(huán)路定理不適用非穩(wěn)恒電流情形！問(wèn)題的要害：電容器中傳導(dǎo)電流不連續(xù)。麥?zhǔn)习l(fā)現(xiàn)：電容器極板間有變化的電場(chǎng)！R112ki充CR2I放S2第5頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月位移電流形式正在充電的電容器某一時(shí)刻的傳導(dǎo)電流為I0，根據(jù)麥?zhǔn)霞僭O(shè)，I0=Id位移電流等于電位移通量的變化率。（2）位移電流假設(shè)（麥?zhǔn)霞僭O(shè)2）變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)可等效為位移電流Id激發(fā)的。電容器極板間的傳導(dǎo)電流雖然中斷了，但位移電流卻能接替它產(chǎn)生磁場(chǎng)。+Q-Q第6頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Id與I0的比較:Id與I0在產(chǎn)生磁場(chǎng)方面是等效的;I0意味著電荷流動(dòng)，

Id意味著電場(chǎng)變化；I0通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生焦耳熱，并產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng);全電流概念全電流在非穩(wěn)恒態(tài)下是連續(xù)的。位移電流的物理意義Id與I0按同樣規(guī)律激發(fā)磁場(chǎng),Id是變化的電場(chǎng)的代稱。Id通過(guò)導(dǎo)體不產(chǎn)生焦耳熱，僅激發(fā)磁場(chǎng)。第7頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1一平行板電容器接在交流電源上，其極板面積S，板間為真空，場(chǎng)強(qiáng)為E＝720sin105t,求（1）極板間位移電流Id;(2)離水平中心線相距r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。交流電r解（1）

第8頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）在與平行板平行的平面上取回路L,由環(huán)路定理交流電r第9頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)的高斯定理;電場(chǎng)由自由電荷和變化的磁場(chǎng)激發(fā)。三、麥克斯韋方程組（積分形式）環(huán)路定理；表征變化的磁場(chǎng)激發(fā)渦旋電場(chǎng)。磁場(chǎng)的高斯定理；傳導(dǎo)電流和變化的電場(chǎng)激發(fā)的磁場(chǎng)均是有旋場(chǎng),磁力線是閉合曲線。表征傳導(dǎo)電流和變化電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)的環(huán)路定理。第10頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有介質(zhì)時(shí),補(bǔ)充三個(gè)方程（對(duì)各向同性介質(zhì)）麥克斯韋方程組+介質(zhì)性質(zhì)方程組全面概括總結(jié)了電磁場(chǎng)的規(guī)律。第11頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、電磁場(chǎng)的傳播－－電磁波麥?zhǔn)系膬蓚€(gè)假設(shè)1.電磁波交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互轉(zhuǎn)化，相互激發(fā)，在空間脫離開(kāi)場(chǎng)源而獨(dú)立存在，并以一定的速度向周圍傳播開(kāi)去，由此形成電磁波。2.電磁波的基本性質(zhì)

都與傳播方向垂直，電磁波是橫波。第12頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月振幅比等于波速V。---同位相4）電磁波的傳播速度大小為真空中波速第13頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.電磁波的產(chǎn)生電磁波是變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間的傳播.1）LC振蕩回路由一個(gè)已充電的電容器和自感線圈串聯(lián)組成最簡(jiǎn)單的LC回路，它是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，是電磁波的波源。2）LC振蕩過(guò)程分析＋－

電容器充放電過(guò)程中由于電流的變化，線圈中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，又會(huì)使電容反向充電，這種電流的周期性變化形成電磁振蕩。特點(diǎn)－LC振蕩是電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量交替變換的過(guò)程。第14頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、電磁場(chǎng)的能量密度和能流密度（線性介質(zhì)）2.能流密度-------坡印亭矢量平面簡(jiǎn)諧波：1.電磁能密度單位時(shí)間通過(guò)與傳播方垂直的單位面積的能量。第15頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題一長(zhǎng)直螺線管通有電流i，電流變化率為di/dt>0,單位長(zhǎng)度的匝數(shù)為n，半徑為R，管內(nèi)磁導(dǎo)率為，求（1）與軸線相距為r的A點(diǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度H；（2）A點(diǎn)處的感生電場(chǎng)強(qiáng)度E；（3）A點(diǎn)處的坡印廷矢量。AR解：（1）管