麦克斯韦方程组和电磁辐射演示文稿

麦克斯韦方程组和电磁辐射演示文稿当前第1页\共有29页\编于星期四\14点优选麦克斯韦方程组和电磁辐射当前第2页\共有29页\编于星期四\14点麦克斯韦是一位可以与牛顿、爱因斯坦相提并论的科学家。麦克斯韦虽然只活了49岁，但他却写了100多篇有价值的论文。海南大学HaiNanUniversity当前第3页\共有29页\编于星期四\14点包含电阻、电感线圈的电路,电流是连续的.RLII电流的连续性问题:包含有电容的电流是否连续II++++++一、与变化电场相联系的磁场

1.

问题海南大学HaiNanUniversity当前第4页\共有29页\编于星期四\14点

安培环路定理在恒定电流的情况下成立。此时，电流与闭合回路铰链。海南大学HaiNanUniversity当前第5页\共有29页\编于星期四\14点在电流非稳恒状态下,安培环路定理是否正确?对面对面矛盾++++++电容器破坏了电路中传导电流的连续性。海南大学HaiNanUniversity当前第6页\共有29页\编于星期四\14点+++++++++II电容器上极板在充放电过程中，造成极板上电荷积累随时间变化。电通量单位时间内极板上电荷增加（或减少）等于通入（或流出）极板的电流海南大学HaiNanUniversity当前第7页\共有29页\编于星期四\14点麦克斯韦把这种电流称为位移电流。变化的电场象传导电流一样能产生磁场，从产生磁场的角度看，变化的电场可以等效为一种电流。+++++++++II麦克斯韦认为:变化的电场产生磁场。海南大学HaiNanUniversity当前第8页\共有29页\编于星期四\14点位移电流的方向:位移电流与传导电流方向相同定义（位移电流密度）(位移电流)+++++++++II海南大学HaiNanUniversity当前第9页\共有29页\编于星期四\14点位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流在普遍情形下，全电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路海南大学HaiNanUniversity当前第10页\共有29页\编于星期四\14点全电流

2.

普遍的安培环路定理通过某一截面的全电流是通过这一截面的传导电流、位移电流的代数和.在任一时刻,电路中的全电流总是连续的.

海南大学HaiNanUniversity当前第11页\共有29页\编于星期四\14点仅有传导电流存在时：仅有位移电流存在时：位移电流和传导电流同时存在时：位移电流Id全电流I磁场由传导电流和变化电场共同产生海南大学HaiNanUniversity当前第12页\共有29页\编于星期四\14点例设平行板电容器极板为圆板，半径为R，两极板间距为d,用缓变电流IC

对电容器充电解任一时刻极板间的电场

极板间任一点的位移电流密度由全电流安培环路定理求

P1

,P2点处的磁感应强度当前第13页\共有29页\编于星期四\14点二、麦克斯韦方程组

1.工作基础在前人成就的基础上，麦克斯韦提出了感应电场（涡旋电场）和位移电流的假说。其核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场；变化的电场可以激发涡旋磁场。海南大学HaiNanUniversity当前第14页\共有29页\编于星期四\14点

静电场感生电场传导电流产生磁场位移电流产生磁场一般电场一般磁场环路定理高斯定理当前第15页\共有29页\编于星期四\14点

2.真空中的麦克斯韦方程组积分形式二、麦克斯韦方程组电磁学的基本规律是真空中的电磁场规律。在1865年，麦克斯韦将这些规律归纳为一组基本方程，即麦克斯韦方程组。当前第16页\共有29页\编于星期四\14点～构成阐述电磁场性质的完备方程组介质的三个电磁性质方程：＋积分形式当前第17页\共有29页\编于星期四\14点一、麦克斯韦方程组II.磁场的高斯定律也是磁通连续定理，说明在自然界中没有磁单极子存在。I.电场的高斯定律尽管电场和磁场的变化有关系，但总的电场和电荷的关系总服从这一高斯定律。当前第18页\共有29页\编于星期四\14点一、麦克斯韦方程组IV.磁场的环路定律即一般形式下的安培环路定理，它说明磁场和电流以及变化的电场之间的联系。III.电场的环路定律即法拉第电磁感应定律，虽然电场和电荷有关系，但总的电场和磁场的关系总符合这一定律。当前第19页\共有29页\编于星期四\14点（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。未发现磁单极法拉第电磁感应定律安培定律位移电流假设库仑定律感生电场假设电场性质变化磁场产生电场变化电场产生磁场磁场性质方程实验基础意义3、麦克斯韦方程组的意义当前第20页\共有29页\编于星期四\14点（2）.揭示了电磁场的统一性和相对性电磁场是统一的整体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电场磁场（3）预言了电磁波的存在（自由空间）对相对其运动的观察者—

静电场当前第21页\共有29页\编于星期四\14点二者形式上对称，公式中差一个负号。这恰恰反映了能量转化和守恒的规律。当前第22页\共有29页\编于星期四\14点磁场的增加要以电场的削弱为代价当前第23页\共有29页\编于星期四\14点可脱离电荷、电流在空间传播电磁波如振荡偶极子当前第24页\共有29页\编于星期四\14点（4）.预言了光的电磁本性电磁波的传播速率麦克斯韦对两个预言坚信不疑。火花实验证实：赫兹（1888年完成）用电磁波重复了所有光学反射、折射、衍射、干涉、偏振实验。感应圈当前第25页\共有29页\编于星期四\14点（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“我曾确信，在磁场中作用于一个运动电荷的力不过是一种电场力罢了，正是这种确信或多或少直接地促使我去研究狭义相对论。”——

爱因斯坦创新物理概念（涡旋电场、位移电流）严密逻辑体系简洁数学形式正确科学推论(两个预言)当前第26页\共有29页\编于星期四\14点（6）局限性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当前第27页\共有29页\编于星期四\14点

4.电磁场对带电粒子的作用二、麦克斯韦方程组这一公式实际上是电场和磁场的定义。当前第28页\共有29页\编于星期四\14点三、电磁波

1.电磁波的产生与发射LC

振