麦克斯韦方程组 电磁场的物质性.ppt_第1页
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文档简介

1、第三篇第七章第二节,麦克斯韦方程组,高斯定理,环路定理,1、麦克斯韦方程组的积分形式,优点：整体上描述一个区域中的场量和场源的关系；,稳恒情况,不足：不能刻划空间一点场源和场量的局域关系。,2、麦克斯韦方程组的微分形式,利用,利用,(1) 是对电磁场宏观实验规律的全面总结和概括， 是经典物理三大支柱之一。,3、麦克斯韦方程组的意义,库仑定律,电荷激发电场中的纵场成分,未发现磁单极,实验基础,磁场不存在纵场成分,电磁感应定律 感生电场假设,变化的磁场激发涡旋电场,安培定律 位移电流假设,变化的电场激发涡旋电场,(2) 揭示了电磁场的统一性和相对性,3、麦克斯韦方程组的意义,电磁场是统一的整体；,

2、电荷与观察者相对运动状态不同时，电磁场,可以表现为不同形态。,空间带电体,对相对其静止的观察者, 静电场,对相对其运动的观察者,电场,磁场,点电荷的场强：,运动点电荷的磁场,3、麦克斯韦方程组的意义,(3) 预言了电磁波的存在,（自由空间,）,变化的电磁场交替激发,电磁波,（可脱离电荷、电流在空间传播）,如振荡偶极子,3、麦克斯韦方程组的意义,(4) 预言了光的电磁本性,真空中电磁波的传播速率,(5) 是经典物理 近代物理桥梁,麦氏方程不满足伽利略变换相对论建立,4、麦克斯韦方程组的局限性,(1) 是在承认电荷连续分布基础上建立的宏观经典 理论，未和物质微观结构联系起来。,1895年： 汤姆生

3、发现电子。,20 世纪初： 洛仑兹建立电磁现象微观理论,经典电子论,量子电磁理论,(2) 不完全对称,不存在磁单极。,思考：如果存在磁单极，麦克斯韦方程如何修正？,引入磁荷 、磁流,由对称性：,物质存在的两种基本形式:实物和场,共性:能量、动量、质量,可相互转化:正负电子对湮没,1、电磁场的能量,电磁场能量密度,一个区域V中的电磁场总能量：,区域中电磁场能量的增加率：,V中消耗的焦耳热功率,V,单位时间内流入到V中的电磁场能量,定义：,电磁波的能流密度矢量,意义：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能量,2、电磁场的质量与动量,电磁场的动量密度,电磁场的质量密度,若此动量被物质表面吸收

4、，,则单位表面受力(压强)：,动量被物质表面反射， 则单位表面受力(压强)：,真 空,实验证实：,悬丝,结论：电磁波具有能量、质量、动量-电磁波物质。,特殊性（场物质与实物物质的区别）:,(2)场物质在真空中的运动速度永远是光速 c=3108m/s .,(1)场物质没有静止质量, 以波的形式在空间传播,但以粒子的形式与物质相互作用.,(3)场物质在空间有叠加性.,实验定律,库仑定律,安培定律,高斯定理,环路定理,揭示电磁场根源,涡旋电场,位移电流,电场：由电荷和时变磁场产生；,磁场：由电流和时变电场产生。,推广,高斯定理,环路定理,麦克斯韦方程组,电磁场波动方程 (电磁场以波动形式传播）,预言:,指出光是电磁波的一种，光在真空中的传播速度

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