第十一章電磁場理論

第十一章電磁場理論1第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月11.1麥克斯韋方程組一、穩(wěn)恒場的基本規(guī)律1、靜電場的基本規(guī)律（1）實驗規(guī)律（2）基本定理（3）基本性質(zhì)---有源場保守場電力線不閉合第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月2、穩(wěn)恒磁場的基本規(guī)律（1）實驗規(guī)律（2）基本定理（3）基本性質(zhì)---無源場非保守場磁力線閉合對變化的電磁場，基本定理需修正和推廣。第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變化電磁場的規(guī)律1.變化的磁場產(chǎn)生電場（麥?zhǔn)霞僭O(shè)1）當(dāng)磁場變化時，有感生電場產(chǎn)生：2.變化的電場產(chǎn)生磁場（麥?zhǔn)霞僭O(shè)2）I0S1（1）問題的提出I0激發(fā)的磁場沿環(huán)路的積分為對穩(wěn)恒閉合電流，環(huán)路積分與所張曲面無關(guān)。S2第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月S1I0若電阻換成電容器，充放電時電流不恒定且不閉合，問題：環(huán)路定理不適用非穩(wěn)恒電流情形！問題的要害：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！R112ki充CR2I放S2第5頁，課件共17頁，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）變化的電場可以產(chǎn)生磁場，這個磁場可等效為位移電流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。+Q-Q第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月Id與I0的比較:Id與I0在產(chǎn)生磁場方面是等效的;I0意味著電荷流動，

Id意味著電場變化；I0通過導(dǎo)體產(chǎn)生焦耳熱，并產(chǎn)生電場和磁場;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,Id是變化的電場的代稱。Id通過導(dǎo)體不產(chǎn)生焦耳熱，僅激發(fā)磁場。第7頁，課件共17頁，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，場強為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)強度B。交流電r解（1）

第8頁，課件共17頁，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，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月電場的高斯定理;電場由自由電荷和變化的磁場激發(fā)。三、麥克斯韋方程組（積分形式）環(huán)路定理；表征變化的磁場激發(fā)渦旋電場。磁場的高斯定理；傳導(dǎo)電流和變化的電場激發(fā)的磁場均是有旋場,磁力線是閉合曲線。表征傳導(dǎo)電流和變化電場激發(fā)磁場的環(huán)路定理。第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月有介質(zhì)時,補充三個方程（對各向同性介質(zhì)）麥克斯韋方程組+介質(zhì)性質(zhì)方程組全面概括總結(jié)了電磁場的規(guī)律。第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電磁場的傳播－－電磁波麥?zhǔn)系膬蓚€假設(shè)1.電磁波交變的電場和磁場相互轉(zhuǎn)化，相互激發(fā)，在空間脫離開場源而獨立存在，并以一定的速度向周圍傳播開去，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，課件共17頁，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，課件共17頁，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和磁場在空間的傳播.1）LC振蕩回路由一個已充電的電容器和自感線圈串聯(lián)組成最簡單的LC回路，它是最簡單的振蕩電路，是電磁波的波源。2）LC振蕩過程分析＋－

電容器充放電過程中由于電流的變化，線圈中有電動勢產(chǎn)生，又會使電容反向充電，這種電流的周期性變化形成電磁振蕩。特點－LC振蕩是電場能量和磁場能量交替變換的過程。第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月五、電磁場的能量密度和能流密度（線性介質(zhì)）2.能流密度-------坡印亭矢量平面簡諧波：1.電磁能密度單位時間通過與傳播方垂直的單位面積的能量。第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月例題一長直螺線管通有電流i，電流變化率為di/dt>0,單位長度的匝數(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點處的磁場強度H；（2）A點處的感生電場強度E；（3）A點處的坡印廷矢量。AR解：（1）管