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文档简介

第十八章,电磁场理论的基本概念,内容提要,位移电流Id； 麦克斯韦（Maxwell）方程组； 电磁波性质及能量。, 18-1 麦克斯韦电磁理论的基本概念,一、位移电流,1问题的提出,将H的回路定理用于闭合的电流回路是没有问题,用于不闭合的电流回路就出现了矛盾。,例如,电容器的充电回路,对S1 （平面）:,对S2 （曲面）:,矛盾!,1861年末，麦克斯韦提出重要的假设:,电容器内变化的电场也象电流一样会产生磁场,2. 位移电流,D-为电位移的通量。,充电时，板间为均匀电场,讨论,（1）位移电流的大小：,将电容器中的电场随时间变化产生的磁效应， 等效为位移电流产生的。,整个电路中的电流就连续了。,（2）位移电流的方向：,（3）位移电流与其产生的磁场的方向：,满足右手螺旋,（4）位移电流密度：,位移电流密度：,（5）全电流概念：,（6）位移电流与传导电流异同：,例.半径为R=0.1m 的两块圆形平板电容器, 两板间距为dR,充电过程某时刻两板之间电场的时间变化率为,求：1、此时刻两板间的I位;,2、两板间离中心线,r1=0.02m处, r2=0.12m处的,【解】,因为dR,所以板间电场 均匀,忽略边缘效应。,（2）全电流对中心线是对称的,它产生的磁场对中心线也是对称的。,作回路L1,L2 如图所示。,二、 麦克斯韦方程组的积分形式,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,还有,18-2 电磁波,一、电磁波的产生：,LC 振荡回路,角频率,q0为最大电荷,为初位相，可以设 =0,即电荷，电流都是随时间t按正弦（余弦）规律 变化的，是振荡的。,振荡电流 变化的磁场,变化的电场,变化的电场,发射电磁波,LC电路中的电流在自感线圈中产生磁场，电容器上的电荷在电容器两极板间产生电场。电流和电荷相互交替地周期性变化，因此LC电路是能产生电磁振荡的一种简单电路。,二、电磁波和机械波的区别,机械波必须有源，电磁波不一定需要源， 只要存在变化的电磁场，就可产生电磁波。 电磁波传播时不需要媒质，在真空中也能传播，而机械波则不能。 机械波有纵波，也有横波，电磁波是横波。,三、电磁波的性质,电磁波是平面波（横波），E和H相互垂直，都垂直于传播方向C。,E、H同频率，同相位地变化，同时极大， 同时为零。,电磁波的波速为,空间任一点E、H的关系,四、电磁波的能量,能流密度 （辐射强度）S,定义：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的辐射能。,能流密度,又称坡印廷矢量,方向：,电磁波谱,电磁波的应用 从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在， 1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。 1914年语音通信成为可能。 1920年商业无线电广播开始使用。 20世纪30年代发明了雷达。 40年代雷达和通讯得到飞速发展， 自50年代第
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