大学物理 课件 第十二章 电磁场和电磁波

12.2电磁波教学内容12.1位移电流麦克斯韦方程组第12章电磁场和电磁波

麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家.经典电磁理论的奠基人，气体动理论创始人之一.他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，他还提出了气体分子按速率分布的统计规律.12.1位移电流麦克斯韦方程组返回目录下一页上一页1864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，并论证了光是一种电磁波.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)返回目录下一页上一页12.1位移电流麦克斯韦方程组12.1.1位移电流1.电磁场的基本规律对静电场

对稳恒磁场对变化的磁场

返回目录下一页上一页2传导电流和位移电流++++----I0（以l

为边做任意曲面

S

）在稳恒条件下，安培环路定理此矛盾如何解释？返回目录下一页上一页通过任一封闭曲面的稳恒电流等于零12.1.1位移电流++++----I0两边求微商得：或在非稳恒条件下，尽管传导电流密度jc不一定连续，但这个量永远是连续的.返回目录下一页上一页12.1.1位移电流

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.+++++-----全电流位移电流

真空中位移电流密度返回目录下一页上一页位移电流密度12.1.1位移电流

全电流是连续的

位移电流和传导电流一样激发磁场位移电流是变化的电场，传导电流是自由电荷的定向运动

传导电流在导体中产生焦耳热，真空中的位移电流不产生焦耳热12.1.2全电流定律在普遍情况下，磁场强度H沿任一闭合回路l的积分等于穿过以该回路为边界的任意曲面的全电流.返回目录下一页上一页12.1.3(真空中)麦克斯韦方程组通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。

通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和返回目录下一页上一页

磁场强度沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该曲线为边界的任意曲面的全电流电场强度沿任意闭全曲线的线积分等于以该曲线为边界的的任意曲面的磁通量对时间变化率的负值返回目录下一页上一页12.1.3(真空中)麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组的积分形式描述介质性质方程返回目录下一页上一页12.1.3(真空中)麦克斯韦方程组12.2电磁波返回目录下一页上一页平面电磁波返回目录下一页上一页12.2.1电磁波的基本性质1.电磁波是横波2.电磁波的传播速度

3.电场和磁场的变化是同相的

电磁场中单位体积空间内的能量称为电磁场能量密度，用表示单位时间通过电磁场中与能量传播方向垂直的单位面积上的能量称为能流密度，它是一个矢量，用表示，称为坡印延矢量

12.2.2电磁波的能量返回目录下一页上一页12.2.3电磁波谱无线电波可见光红外线紫外光

射线

射线返回目录下一页上一页各种无线电波的范围和用途波段波长(m)频率(kHz)主要用途长波30000～300010～102电报通讯中波3000～200102～1.5×103无线电广播中短波200～501.5×103～6×103电报通讯、无线电广播短波50～106×103～3×104电报通讯、无线电广播超短波(米波)10～1.03×104～3×105无线电广播电视、导航分米波1～0.13×105～3×106电视、雷达、导航微波(厘米波)0.1～0.013×1