清华大学自用 大学物理一 教学课件第十六章 麦克斯韦方程组.ppt

经典电磁理论的奠基人 , 气体动理论创始人之一. 提出了有旋场和位移电流的概念 , 建立了经典电磁理论 , 并预言了以光速传播的电磁波的存在. 在气体动理论方面 , 提出了气体分子按速率分布的统计规律.,麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家,麦克斯韦方程组,磁场高斯定理,安培环路定理,静电场环流定理,静电场高斯定理,12.7 与变化电场相联系的磁场,（以 L 为边做任意曲面 S ）,稳恒磁场中, 安培环路定理,麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率.,位移电流,位移电流密度,通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率.,（1）全电流是连续的； （2）位移电流和传导电流一样激发磁场； （3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产 生焦耳热.,全电流,例 有一圆形平行平板电容器, 现对其充电,使电路上的传导电流 ，若略去边缘效应, 求（1）两极板间的位移电流; （2）两极板间离开 轴线的距离为 的点 处的磁感强 度 .,解 如图作一半径为 平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为,计算得,代入数据计算得,1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）.,( 真空中 ),1888 年赫兹的实验证实了他的预言, 麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.,( 真空中 ),END,麦克斯韦方程组的微分形式 ：,麦克斯韦的电磁理论的特点：, 电场与磁场以及时间空间的明显对称性。, 物理概念创新；, 逻辑体系严密；, 数学形式简单优美；, 演绎方法出色；,电磁振荡,电磁振荡：,电荷和电流、电场和磁场随时间作周期性变化的现象。,LC 振荡回路：,LC 回路的振荡过程,电容器电压：,回路方程：,自感电动势：,电流：,电量：,频率：,周期：,电压：,在 LC 电路中，电流、电压、电荷都随时间作简谐振动。,结论：,电场能量：,磁场能量：,LC 电路的总能量：,电磁波,电磁波有效发射的两个条件： 振荡频率要高， 电路要开放。,振荡频率：,平面电磁波的主要性质：,（1）电磁波是横波。电矢量 与磁矢量 相互垂直， 的方向为电磁波的传播方向。,（2）电矢量 与磁矢量 的振动相位相同。,（3）电磁波的传播速度为：,（4）真空中电磁波的传播速度：,（5）电磁波的能流密度（坡印廷矢量） ：,平均能流密度：,电磁波的能流密度：,平均能流密度：,发射功率：,电磁波谱,无线电波的波长范围和用途：, 无线电波, 红外线 ： 0.6 mm760 nm,热效应；不易被大气和浓雾吸收。, 可见光： 760 nm400 nm,能使人眼产生光的感觉。, 紫外线： 400 nm5 nm,有明显的化学效应和荧光效应，也有较强的杀菌本领。, X射线： 0.04 nm5 nm,穿透能力强，在医疗上用于透视和病