大学物理第10章麦克斯韦方程组课件.ppt

1、2022-3-31DUT 余 虹1产生磁场产生磁场的原因的原因1、电流、电流2、变化的磁场变化的磁场产生电场产生电场的原因的原因1、电荷电荷2、变化的电场、变化的电场?麦克斯韦麦克斯韦 理论肯定了这一点理论肯定了这一点！2022-3-31DUT 余 虹2S1RI（t）S2L稳恒磁场稳恒磁场IrHL d非非稳恒时稳恒时 rHLd?0 S1I S2任意时刻空间每一点的磁场都任意时刻空间每一点的磁场都是确定的，对于确定的回路积是确定的，对于确定的回路积分只有唯一确定的值。分只有唯一确定的值。一、安培环路定理失效一、安培环路定理失效10.1 位移电流位移电流 定理需要修正！方程的右边还定理需要修正！方

2、程的右边还有一个物理量！有一个物理量！2022-3-31DUT 余 虹3 二、位移电流二、位移电流IDRI（t）1、大小与电、大小与电位移位移对时间的时间的 变化率变化率 相关。相关。tD 2、在产生磁场的作用方面、在产生磁场的作用方面 与传导与传导电流电流等价。等价。tDJD StDSJISSDDdd 2022-3-31DUT 余 虹4 三、位移电流的特点三、位移电流的特点1、只要电场随时间、只要电场随时间变化，就有相应的位变化，就有相应的位移电流移电流.2、位移电流与传导电、位移电流与传导电流是完全不同的概念，流是完全不同的概念，仅在产生磁场方面二者仅在产生磁场方面二者等价等价.(1)在无

3、传导电流的介质中在无传导电流的介质中 ID = 回路导线段回路导线段 I .(1)传导电流传导电流有电荷流动，通有电荷流动，通过导体会产生焦耳热过导体会产生焦耳热.(2) ID无电荷流动。高频时介无电荷流动。高频时介质也发热，那是分子反复质也发热，那是分子反复极化造成极化造成.(2)在导体中，低频在导体中，低频 时时ID I， 可可忽略；高频时不可略忽略；高频时不可略2022-3-31DUT 余 虹5RIS210.2 全电流全电流安培环路定理安培环路定理ILS1dLIIrH d0+ID S1I +0 S2IdI全全例题例题L11d1SJrHDL L2L3忽略边缘效应，讨论平板电容器充电时磁忽略

4、边缘效应，讨论平板电容器充电时磁场强度沿不同环路的环流的相对大小。场强度沿不同环路的环流的相对大小。讨论：讨论：DI DLIrH d2IrHL d3DI 2022-3-31DUT 余 虹610.3 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组0d SSDSrELStBdd 静静电电场场QSDS do LrE0do涡涡旋旋电电场场稳稳恒恒磁磁场场 SSB0do LIrHdo“位位 移移磁磁场场”0d SBSSrHLStDdd 一、积分形式一、积分形式2022-3-31DUT 余 虹7DDD oBBB oEEE oHHH o SQSDd LSSrEtBdd0d SSB SLSIrHtDdd VVd SJtDSd)

5、( 二、两类场同时存在二、两类场同时存在Maxwell 方程组方程组2022-3-31DUT 余 虹8二、微分形式二、微分形式 SLSFrdFd D0 BtBE tDJH Maxwell 方程组方程组VFSFSVd)(d 根据根据 dVVDSDSVV dd0)d(dv VBSBS根据根据 LSSSSErEtBddd SSLSSHrHtDJddd)(2022-3-31DUT 余 虹9一、一、 平面电磁波的特点平面电磁波的特点1.横波横波 场强的方向场强的方向与波传播方向垂直与波传播方向垂直2.3. 波速波速1uEH 4. E、H 同步同步ooEH 10.4 平面电磁波平面电磁波EuH2022-3

6、-31DUT 余 虹10XYZEH 1865年年Maxwell提出电磁信号以波的提出电磁信号以波的形式在空间传播，并发现真空中的电磁形式在空间传播，并发现真空中的电磁波速与光速相等波速与光速相等于是推断：于是推断：)(cosouxtEE )(cosouxtHH uEH 1 光是一种电磁波！光是一种电磁波！2022-3-31DUT 余 虹11二、二、 平面电磁波的能量密度、能流密度平面电磁波的能量密度、能流密度221Ewe 221Hwm HE meww mewww ew2 2E 简谐波简谐波)(cosouxtEE )(cos22ouxtEw XwE总能量密度总能量密度uuwS o2uuE HES

7、 o2uE )(cosouxtHH 坡印廷矢量坡印廷矢量能流密度能流密度2022-3-31DUT 余 虹12电磁波频率较高时，仪器测量响应时间远远大于场量电磁波频率较高时，仪器测量响应时间远远大于场量的振动周期的振动周期 T ，因此有意义的是能流的平均值。，因此有意义的是能流的平均值。 TtSTS0d1tEd120 )(cosouxtEE 2ES tuxtEd)(cos1022o oo21HE oo21HES 2022-3-31DUT 余 虹13 三、能量密度分布比较三、能量密度分布比较Xw场振幅场振幅最大处最大处机械波机械波电磁波电磁波场振幅场振幅为为 0 处处Xw能流能流场强场强能流能流振

8、移振移2022-3-31DUT 余 虹14 射射线线X射射线线紫紫外外线线红红外外线线微微波波可可见见光光 m 710 外层外层电子电子跃迁跃迁1010 1210 核内核内粒子粒子作用作用内层内层电子电子跃迁跃迁310 分子分子振动振动转动转动511010 核、核、电子电子自旋自旋晶体、晶体、电子线电子线路振荡路振荡无无线线电电波波10.5 电磁波谱电磁波谱一、电磁波谱一、电磁波谱2022-3-31DUT 余 虹15 二、电磁波的多普勒效应二、电磁波的多普勒效应n若星球远离地球，我们将测到光谱的红移现象。若星球远离地球，我们将测到光谱的红移现象。1917年斯莱弗拍摄了年斯莱弗拍摄了15个涡状星

9、云的光谱中个涡状星云的光谱中13个个有显著红移。有显著红移。1919年哈勃提出星系退行速度年哈勃提出星系退行速度哈勃定律哈勃定律哈勃定律并不表示银河系是宇宙的中哈勃定律并不表示银河系是宇宙的中心，而是显示了一幅宇宙膨胀的图景，心，而是显示了一幅宇宙膨胀的图景，多普勒理论为它提供了科学依据。多普勒理论为它提供了科学依据。rHvo 2022-3-31DUT 余 虹16tqtq cos)(o tpl qp cosoe 讨论讨论辐射场辐射场rE1o 振荡偶极子辐射的电磁波振荡偶极子辐射的电磁波epXYZru HEep)(cos4sin)(2oo2crtrcprE （1）Z轴上轴上各点各点 = 0或或

10、，E=H=0 （2）XY平面上平面上 = /2rcpE2oo2o4 EHooo Eo、Ho 最大最大2022-3-31DUT 余 虹17辐射强度辐射强度oo21HES )(cos4sin)(2oo2crtrcprE 2222o4o32sincrp 发射功率发射功率单位时间辐射总能量单位时间辐射总能量 ddsind2 rs ssSPd dsind2002 rS cpP122o4o ep Z d dS2022-3-31DUT 余 虹18如何提高振荡电路的发射功率？如何提高振荡电路的发射功率？lqpoo LC1 L op l发射天线的基本单元发射天线的基本单元 cpP122o4o LlC拉直拉直2022-3-31DUT 余 虹19作者作者 余余 虹虹