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1、第十五章 电磁场理论的基本概念,15-1 各类电磁场规律的总结,15-2 位移电流,15-3 麦克斯韦方程组的积分形式,15-4 电磁波的性质及坡印亭矢量,15-1 各类电磁场规律的总结,(15-1),(15-2),(15-3),(15-4),(15-5),15-2 位移电流,稳定条件下,有 ,图1 接有电容器的交流电路,非稳定呢?,图1所示的情况为,(15-6),(15-7),称为位移电流密度矢量,称为全电流密度矢量,对任何闭合面,通过闭合面的全电流等于零,即全电流是处处连续的。,(15-8),讨论位移电流的性质,(15-9),位移电流正比于电位移矢量的时间变化率，它包括电场强度的变化和电介
2、质极化强度的变化两部分，在磁效应上，它与传导电流等效。,传导电流与位移电流的差异：,1. 传导电流与自由电荷的运动相对应；而位移电流在介质中相当于束缚电荷的运动及电场的变化，而在真空中则仅与电场的变化相当，与电荷无关。,2. 介质中的位移电流不产生焦尔热。,3. 传导电流仅能在导体中存在，而位移电流还可以在电介质以及真空中存在。,说明变化的电场也能激发磁场。,图2 变化的电场产生的磁场与变化的磁场产生的电场,15-3 麦克斯韦方程组的积分形式,（15-10）,例1. 圆形极板构成的平板电容器,其中介质的电导率为 ,介电常数为 ,磁导率为 。设平板间电场均匀,不计边缘效应,且所加电压为 ,求电容
3、器中任一点的磁感应强度。,解:,平板间电场均匀, 有,由欧姆定律的微分形式,得传导电流密度,(1),而位移电流密度为,(2),注意平板间的场是均匀的,且对称于圆形板的中心轴。任选距离轴为 的某点 ，并过 点求 的环流。,得,即,(3),例2 点电荷 以速度 向 点运动，电荷到 点的距离以 表示。在 点处作一半径为 的圆， 圆平面与 垂直，试计算通过此圆面的位移电流。,解：,方法1:,1,2,3,方法2: 由运动的电荷产生的磁场,即,即,由 的结果知 沿回路切线的方向,即 与 间夹角为0, 且回路上 的大小处处相等, 则,15-4 电磁波的性质及坡印亭矢量,1.电磁波的产生,图3 电磁波传播的示
4、意图,2. 电磁波的性质及坡印亭矢量,图4 振荡偶极子的电磁场,图5 电磁波的波形,经线 沿地球表面连接南北两极且与赤道垂直 的线。,电磁波是横波,波场内任一点的电场强度 与磁场强度 总是同位相的。,真空情况,（15-11）,波速,能流密度单位时间内通过与传播方向垂直的单位横截面的能量。,（15-12）,由求解麦克斯韦方程组的微分形式,可得一关系式,有,坡印亭矢量,（15-13）,3. 电磁场的物质性,(1) 和实物一样，电磁场是客观实在。,(2) 和实物一样，电磁场具有一定的能量、动量。,(3) 电磁场具有独立存在的性质。,(4) 电磁场具有微粒的属性。,(5) 电磁场与实物粒子可以相互转化。,差异：,1) 电磁场的基本成分光子，无静止质量。,2) 电磁场只能以光速运动。,3) 多个电磁场可以同时占据同一空间，且互不影响。,
