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1、陈 丽 娟理学院电话：18998388500Email: 第二十三章 麦克斯韦方程组与电磁波 把安培环路定理推广到电流 变化的回路时出现了矛盾电流概念必须发展完善宏观电 磁场理论电场静电场感生电场静止电荷空间存在磁场稳恒磁场空间存在恒定电流感生磁场？回顾前几章的内容？原因？里程碑 (在100年左右的时间)1785年 Coulomb Law 静电规律1791 Volta电池 动电规律 1820 Oersted 电磁 稳恒磁场1831年 Faraday 电磁感应1865年 Maxwell 完善矛盾推广假设完善本章思路：1 位移电流与全电流定律一.关于1. 从稳恒电路中推出最初目的：避开磁化电流的计
2、算2.传导电流(电荷定向移动) 热效应 产生磁场3.内： 与回路套连的电流取值:通过以L为边界的任一曲面的电流在电容器充电过程中出现了矛盾 在某时刻 回路中传导电流强度为取L 如图思考之一：场客观存在 环流值必须唯一思考之二：定理应该普适假设：电容器内存在一种类似电流的物理量计算H的环流取取麦克斯韦假设位移电流的存在，提出全电流的概念，把安培环路定理推广到非恒定情况下也适用，得到安培环路定理的普遍形式。二. 位移电流 全电流 全电流定理1. 位移电流平板电容器内部存在一个物理量 可以产生磁场 起着电流的作用应是电流的量纲在充放电过程中，平行板电容器内 有哪些物理量？ 时刻有分析各量的量纲从量纲
3、上进行寻找Maxwell 定义：位移电流电流面密度通过某个面积的位移电流就是通过该面积的电位移通量对时间的变化率位移电流密度定义2. 全电流定律电流概念的推广能产生磁场的物理量1）传导电流 载流子定向运动2）位移电流电流概念的推广仅仅从产生磁场的能力上定义仅此而已位移电流与传导电流的异同用全电流定律就可以解决前面的充电电路中矛盾只有传 导电流只有位 移电流平行板电容器 板面积为S（1）电容器两极板间的位移电流（2）以两板中心连线为轴，取半径为r的圆形回路，应 用全电流定律例: 有一平板电容器，两极板是半径R=0.1m的 导体圆板，匀速充电使电容器两极板间电场的变 化率为 。求：(1)Id；(2
4、)两极板 间离两板中心连线为r处的磁感强度 和r=R处的 。所以此时，B r。所以此时，B 。BrR2 麦克斯韦方程组 Maxwell equations一. 积分形式通量环流通量二. 微分形式积分形式微分形式1. 完善了宏观的电磁场理论四个微分方程方程组在任何惯性系中形式相同洛仑兹不变式确定的边界 条件下解方程组还有介质方程麦克斯韦的贡献2. 爱因斯坦相对论的重要实验基础3. 预言电磁波的存在由微分方程出发 在各向同性介质中且在情况下满足的微分 方程形式3 电磁波是波动方程的形式对沿 方向传播的电磁场(波) 有一. 电磁波波动方程任一物理量传播方向物理量是波速是比较基本性质： （1）电磁波是
5、横波， ， ， 两两相互垂直。（2）偏振性， ， 分别在各自的平面方向上振动。 （3） ， 同相变化。且(4) 波速 真空二. 电磁波的能量能量密度辐射强度：单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上的辐射能，用 表示。能量密度矢量（坡印廷矢量）：dAvdt按频率或波长的顺序把各种电磁波排列起来，就 构成了电磁波谱。波 长频 率主 要 用 途名称长 波30 000m 3 000m中 波3 000m 200m中短波200m 50m短波50m 10m米波10m 1m10100kHz1001500kHz1.56MHz630MHz30300MHz微 波 分 米 波厘 米 波毫 米 波1m 10cm10cm 1cm1cm 0.1cm300 3 000MHz3 000300 000MHz30 0003000 000MHz长距离 通讯和 导航无线电 广播电报通 讯、无 线电广 播无线 电广 播、 电报 通讯调频无 线电广 播、电 视广播 无线电 导航电视、雷达、无线电导航及其他 专门用途各种无线电波的范围和用途
