第九章时变电磁场和电磁波pp

1、第一章第一章 静电场的基本规律静电场的基本规律第二章第二章 导体周围的静电场导体周围的静电场第三章第三章 静电场中的电介质静电场中的电介质第四章第四章 恒定电流和电路恒定电流和电路第五章第五章 恒定电流的磁场恒定电流的磁场第六章第六章 电磁感应与暂态过程电磁感应与暂态过程第七章第七章 磁介质磁介质第八章第八章 交流电路交流电路第九章第九章 电磁场和电磁波电磁场和电磁波1. 位移电流与麦克斯韦方程组位移电流与麦克斯韦方程组2. 平面电磁波平面电磁波3. 电磁场的能量密度和能流密度电磁场的能量密度和能流密度一一. 引言引言二二. 位移电流位移电流三三. 电磁场电磁场四四. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方

2、程组变化磁场变化磁场 产生涡旋电场产生涡旋电场变化电场变化电场 产生涡旋磁场产生涡旋磁场qSSD d0d LlEILlH d0dSSBStSBd电场：电场：磁场：磁场：?Maxwell 假设：变化假设：变化 D 位移电流位移电流 涡旋磁场涡旋磁场1865 年预言电磁波的存在，并算出年预言电磁波的存在，并算出 波速波速 = 光速光速 进而提出进而提出 光是电磁波光是电磁波1888 年年 赫兹首次实验证实了电磁波的存在赫兹首次实验证实了电磁波的存在？ S ：以：以 L 为边界的任何曲面为边界的任何曲面 F 稳恒电流稳恒电流 IILlH dSSj dF 有电容有电容 I = 0F 变化电流变化电流

3、i IS1S2LiiS1dSj0d2SSj矛盾！矛盾！两极板电荷两极板电荷 q，两侧电流相同，两侧电流相同 i 两极板之间无电流，但有变化的两极板之间无电流，但有变化的 D，等效于，等效于 i 通过通过iitqiddtSddtDSdd 则则 j全 = j d + j 全电流全电流 = 位移电流位移电流 + 传导电流传导电流qSSD dSSttSDSDddddtqddSSj d0d)(StSjD定义：定义：tdDj 说明说明 j全 闭合（但闭合（但 j 并不闭合）并不闭合） j d 与与 j 在激发磁场上是等效的在激发磁场上是等效的 但但 j d 没有电荷的运动，没有焦耳热没有电荷的运动，没有焦

4、耳热 只是电场随时间的变化只是电场随时间的变化 0dSSj全F 变化磁场变化磁场 产生涡旋电场产生涡旋电场F 变化电场变化电场 产生涡旋磁场产生涡旋磁场0d LlEiLlH dStSBdStSDdStSjDd)(Ht EEt B从稳恒场推广到变化场从稳恒场推广到变化场 四个方程四个方程0d LlELlH dStSBdStSjDd)(qSSD d0dSSB加上三个特性方程加上三个特性方程 （介质性能）（介质性能） 完备完备 D = 0r E B = 0r H j = E 真空中传播真空中传播 （ q = 0， j = 0， = 0 ， = 0 ） 方程：方程：SLtSHlEdd0SLtSElHd

5、d00dSSE0dSSB方程的解方程的解 平面电磁波平面电磁波 3 条性质：条性质：F E k，H k，E H，E H | k（ k 传播方向）传播方向）mmHE00001 cvm/s1038EHkF E 和和 H 同位相，同频率同位相，同频率 振幅比：振幅比：F 传播速度：传播速度： 如：如：E = Emsin ( t - - z/v ) i B = Bmsin ( t - - z/v ) j 沿沿 z 轴传播轴传播xyzEBkF 能量密度：能量密度：F 能流密度：能流密度： S = E H （ 又称又称 坡印廷矢量）坡印廷矢量） 单位时间通过单位面积的能量单位时间通过单位面积的能量 能量随波传播（沿能量随波传播（沿 k 方向）方向）)(212020HEwAtwSdd