第11次课第13章10级

1、12.1 12.1 电磁感应定律电磁感应定律 12.2 12.2 动生电动势动生电动势idNdt 12.3 12.3 感生电动势感生电动势 涡旋电场涡旋电场()aibvBdl kSLBEdldSt ikEdl 12.4 12.4 自感与互感自感与互感12.5 12.5 磁场的能量磁场的能量LdILdt LLdIdt NLI 121dIMdt 212dIMdt 221211NMI M 112122NMI mmVWdV 22122mBwH 22LLWI 12WMI I 互互静电场：静电场：稳恒稳恒SB dS0H dlI 内内0 l dEL0intSD dSq kSLBEdldSt 涡旋电场：涡旋电

2、场：13.1 位移电流位移电流13.2 Maxwell equations 的积分的积分与微分与微分形式形式13.3 电磁振荡电磁振荡13.4 电磁波电磁波*13.5 电磁场的物质性、统一性和相对性电磁场的物质性、统一性和相对性 (P.129)第第13章章 历史背景：历史背景： 十九世纪，在当时社会生产力发展的推动十九世纪，在当时社会生产力发展的推动下，电磁学得到了迅速的发展下，电磁学得到了迅速的发展1. .零星的电磁学规律相继问世（经验定律）零星的电磁学规律相继问世（经验定律）2. .理论的发展，促进了社会生产力的发展，特理论的发展，促进了社会生产力的发展，特别是电工和通讯技术的发展别是电工

3、和通讯技术的发展提出了建立理提出了建立理论的要求，提供了必要的物质基础论的要求，提供了必要的物质基础3. .麦克斯韦麦克斯韦( (Maxwell, ,19311879) )简介简介: : 数学神童，十岁进入爱丁堡科学院的学校，数学神童，十岁进入爱丁堡科学院的学校，十四岁获科学院的数学奖；十四岁获科学院的数学奖；l1854，毕业于剑桥大学。以后，根据开尔文，毕业于剑桥大学。以后，根据开尔文的建议，开始研究电学的建议，开始研究电学, ,研究法拉第的力线；研究法拉第的力线；l1855，“论法拉第的力线论法拉第的力线”问世，用矢量场问世，用矢量场描述电磁场。同年，父逝，据说研究中断；描述电磁场。同年，

4、父逝，据说研究中断；l1856，阿贝丁拉马利亚阿贝丁拉马利亚学院的学院的自然哲学自然哲学讲座讲座教授，三年；教授，三年；l1860，到伦敦皇家学院任教，与法拉第见面，到伦敦皇家学院任教，与法拉第见面l18611862，论物理力线论物理力线分四部分发表；分四部分发表；提出提出涡旋电场涡旋电场与与位移电流位移电流的假设的假设l1864,电磁场动力论电磁场动力论向英国皇家协会宣读向英国皇家协会宣读l1865，上述论文发表在，上述论文发表在哲学杂志哲学杂志上；上；l1873，公开出版，公开出版电磁学通论电磁学通论一书，达到一书，达到顶峰。这是一部几乎包括了库仑到当时的全顶峰。这是一部几乎包括了库仑到当

5、时的全部关于电磁研究信息的经典著作；在数学上部关于电磁研究信息的经典著作；在数学上证明了方程组解的唯一性定理，从而证明了证明了方程组解的唯一性定理，从而证明了方程组内在的完备性。方程组内在的完备性。l1873，担任，担任卡文迪许卡文迪许实验室第一任主任并整实验室第一任主任并整理理卡文迪许卡文迪许的遗作的遗作l1879， 因病因病( (肺结核肺结核) )去世，去世，48岁。岁。l ( (同年同年爱因斯坦爱因斯坦诞生诞生) )l 法拉第法拉第麦克斯韦麦克斯韦电磁场理论电磁场理论，在物理，在物理学界只能被逐步接受。它崭新的思想与数学学界只能被逐步接受。它崭新的思想与数学形式，甚至象形式，甚至象赫姆霍

6、兹赫姆霍兹和和波尔兹曼波尔兹曼这样有异这样有异常才能的人，为了理解消化它也花了几年的常才能的人，为了理解消化它也花了几年的时间。时间。l麦克斯韦的麦克斯韦的涡旋电场涡旋电场和和位移电流位移电流：l涡旋电场涡旋电场:kSLBEdldSt 一一.问题的提出问题的提出 1.1.如图，合上如图，合上KRK1S2S传传Il dH CK1S2S:S1对对2. .如图如图, ,合上合上K, ,对对C充电充电：传传Il dH :S2对对传传Il dH :S1对对0 l dH:S2对对LLMaxwell 的看法：的看法：“只要有电动力作用在导体上只要有电动力作用在导体上, ,它就它就产生一个电流，产生一个电流，

7、作用在电介质上的电动力，使它作用在电介质上的电动力，使它的组成部分产生一种极化状态，有如铁的颗粒在磁的组成部分产生一种极化状态，有如铁的颗粒在磁力影响下的极性分布一样。力影响下的极性分布一样。在一个受到感应的电在一个受到感应的电介质中，我们可以想象，每个分子中的电发生移动介质中，我们可以想象，每个分子中的电发生移动，使得一端为正，另一端为负，但是依然和分子束，使得一端为正，另一端为负，但是依然和分子束缚在一起，并没有从一个分子到另一个分子上去。缚在一起，并没有从一个分子到另一个分子上去。这种作用对整个电介质的影响是在一定方向上引起这种作用对整个电介质的影响是在一定方向上引起的总的位移。的总的位

8、移。当当电位移电位移不断变化不断变化时，就会形成一时，就会形成一种电流，其沿正方向还是负方向，由种电流，其沿正方向还是负方向，由电位移电位移的增大的增大或减小而定。或减小而定。”这就是麦克斯韦定义的这就是麦克斯韦定义的位移电流位移电流的的概念概念二二. Maxwell 对对电容器充放电的分析电容器充放电的分析传传Iq q SD dqdISdtdt 传传IdSdt 传传传传DD,DSS DddSdtdt dDddtdt 三三. .位移电流的定义位移电流的定义 dDdt d dDddIdt dIII 传传四四. .全电流（安培环路）定理全电流（安培环路）定理 SdSH dlIH dlI 12 传传

9、LSDH dl() dSt dLH dlII 传传H 五五. .位移电流与传导电流的异同位移电流与传导电流的异同 dLH dlII 传传IQI Rt2传传IQ 0d ddEdtIIRlrDdddDdEISRdtdtdt 20H RdErdt 202rdEdt 02B RdErdt 2002rdEdt 002(rR) (rR) 一一. .积分形式积分形式SB dS00intSD dSq SLBE dldSt LSDH dl() dSt 一一. .积分形式积分形式SB dS00intSD dSq SLBE dldSt LSDH dl() dSt DE BH E 一一. .积分形式积分形式SB dS

10、00intSD dSq SLBE dldSt LSDH dl() dSt 二二. .微分形式微分形式B0 D BEt DHt 二二. .微分形式微分形式B0 D BEt DHt 一一. .振荡电路振荡电路ABKLC CqUC 22dtqdLdtdILUL 022 LCqdtqdLC1 TLC 22LC 12一一. .振荡电路振荡电路ABKLC 022 LCqdtqdLC1 qQt0cos()dqIdt IQ 000cos()2It 0sin()Qt 一一. .振荡电路振荡电路022 LCqdtqdLC1 qQt0cos()0sin()IQt IQ 0022eqWC mLIW 22CQWWWme

11、220 一一. .电磁波的产生与传播电磁波的产生与传播 1.1.波源：振荡偶极子波源：振荡偶极子 要求：要求： 振荡：振荡： LC回路回路 开放开放: : 能向外辐射能量能向外辐射能量 频率高。辐射功率：频率高。辐射功率：LLCLCLC 12开放式振荡电路开放式振荡电路天线：天线：P 42 2传播传播：变化的电场激发磁场；变化的磁场激：变化的电场激发磁场；变化的磁场激发电场发电场 设电磁波源为交变的电流或电场，则：设电磁波源为交变的电流或电场，则： 交变的电场激发交变的磁场交变的电场激发交变的磁场 交变的磁场又激发交变的电场交变的磁场又激发交变的电场DtBBtEEBEExBBEE3. 3. 平

12、面简谐波方程式平面简谐波方程式式中，式中，0cos()rEEtu 0cos()rHHtu 为电磁波速为电磁波速 1u 二二. . 平面电磁波的性质平面电磁波的性质 1. 1.电磁波是横波；电磁波是横波； 2. 2. H 和和E 振动的相位相同；振动的相位相同； 3. 3. H 和和E 的量值关系：的量值关系：EH u 1c 001二二. . 平面电磁波的性质平面电磁波的性质4.4.沿给定方向传播的电磁波，沿给定方向传播的电磁波，H 和和E 分别在分别在各自的平面上振动（偏振性）；各自的平面上振动（偏振性）；5.5.电磁波的传播速度取决于媒质的性质：电磁波的传播速度取决于媒质的性质：6.电磁波的频率等于振荡电偶极子的频率，电磁波的频率等于振荡电偶极子的频率， H和和E的振幅都与频率的平方成正比的振幅都与频率的平方