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文档简介
电磁场与电磁波(1)本章主要内容:一、位移电流,全电流安培环路定理。二、麦克斯韦方程组。三、电磁波的基本性质。四、电磁波的能量2023/2/4电磁场与电磁波一、位移电流,全电流安培环路定理1。位移电流的引入式中I为穿过以闭合回路L为边界的任意曲面的电流之和。在电容器的充放电过程中:2023/2/4电磁场与电磁波产生上述矛盾的根源是传导电流的不连续性引起的,但可以发现,两极板的电场是随着传导电流的变化而变化,而且在数值上与传导电流的大小有重要关系:电通量的变化率在数值上等于传导电流I!定义2023/2/4电磁场与电磁波全电流安培环路定理2。全电流的定义,安培环路定理的修正。2023/2/4电磁场与电磁波3。位移电流的性质:(1)位移电流同样激发磁场。(2)位移电流的来源为变化的电场,与电荷运动无关。(3)位移电流不产生焦耳热。(4)在低频时,位移电流可忽略;在高频时,位移电流不能忽略。2023/2/4电磁场与电磁波例1
半径为R的圆形平行板空气电容器,充电至使电容器两极板间电场的变化率为。在某一时刻,电容器内距轴线
r处的
P点,有一电子沿径向向里运动,合外力为零。此刻板间的电场强度为E,忽略重力影响及电容器极板的边缘效应。求:(1)极板间的位移电流密度jd
、位移电流Id
;(2)P点的磁感强度;(3)电子在P点的速度大小。解:(1)电容器两极板间的位移电流密度为高频:Id大2023/2/4电磁场与电磁波-(2)Id均匀分布,具有对称性,为右螺旋同心圆。取半径为r
的圆形环路积分,应用全电流定律:所以2023/2/4电磁场与电磁波(3)重力忽略不计,电子受力平衡:-方向如图所以有即2023/2/4电磁场与电磁波例2
电容为
C,极板面积为
S,极间距为
d
的圆形平板电容器有漏电现象,两板间介质的介电常数为ε、磁导率为μ、电导率为γ。充电到电压V0时,然后撤去电源,试计算(1)极板上的电量变化关系q(t)(2)位移电流Id
(3)全电流I(4)两板间的磁场等效放电电路2023/2/4电磁场与电磁波等效放电电路解:(1)由等效放电电路得2023/2/4电磁场与电磁波(3)(4)(2)2023/2/4电磁场与电磁波二、麦克斯韦方程组积分形式:2023/2/4电磁场与电磁波三、电磁波的性质1。平面电磁波的波动方程的推导见256页。对于沿x方向传播的平面电磁波由法拉第电磁感应定律:及安培环路定律:可解得:2023/2/4电磁场与电磁波(1)E,H,V相互正交且EH为V的方向。(2)E和H
同相位。2。平面电磁波的性质:2023/2/4电磁场与电磁波四、电磁波的能量1。电磁场的能量密度2。电磁波的能流密度(辐射强度,坡印亭矢量S)能流密度——单位时间通过单位截面的能量——坡印亭矢量S2023/2/4电磁场与电磁波例:书P278的习题15-14解:带电圆筒转动时等效电流为:圆筒可视为长直流载流螺旋管方向沿圆周切线,阻碍磁场的增加。
方向与轴平行指向右端
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