電磁場與電磁波

1、小組成員：王川，湯登飛，牛棚楷 主講人：牛棚楷 2.按照麥克斯韋理論，電磁波是如何產(chǎn)生與傳播的 1.麥克斯韋是如何建立電磁場理論的 詹姆斯克拉克麥克斯韋（18311879），英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的奠基人之一。1831年6月13日生于蘇格蘭愛丁堡，1879年11月5日卒于劍橋。法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)變化的磁場可在閉合線圈內(nèi)產(chǎn)生電流 麥克斯韋用場來解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象：時(shí)變磁場產(chǎn)生時(shí)變電場麥克斯韋電磁理論的基礎(chǔ)是電磁學(xué)三大實(shí)驗(yàn)定律：庫侖定律，畢奧-薩伐爾定律，法拉第電磁感應(yīng)定律。這三大定律僅分別適用于靜電場，靜磁場和緩慢變化的電磁場，不具有普遍適用性。麥克斯韋則對(duì)這些理論

2、進(jìn)行了科學(xué)的假設(shè)與總結(jié)。磁生電另外針對(duì)安培環(huán)路定理直接應(yīng)用到時(shí)變電磁場時(shí)出現(xiàn)的矛盾，麥克斯韋提出一個(gè)非常重要的假設(shè)：變化的電場也是一種電流（稱之為位移電流），也要產(chǎn)生磁場，電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象存在對(duì)稱性，麥克斯韋得出時(shí)變電場也產(chǎn)生時(shí)變磁場時(shí)變電場不僅由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生，也有位移電流產(chǎn)生。麥克斯韋將電場和磁場的所有規(guī)律綜合起來，建立了完整的電磁場理論體系。這個(gè)電磁場理論體系的核心就是麥克斯韋方程組。麥克斯韋方程組。這個(gè)理論得出：電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體電磁場。電場和磁場只是電磁場這個(gè)統(tǒng)一體的兩種具體表現(xiàn)形式。麥克斯韋對(duì)宏觀電磁理論的重大貢獻(xiàn)就是預(yù)言了電磁波的

3、存在。 磁通永遠(yuǎn)是連續(xù)的，磁場是無源場電荷是電位移線的源點(diǎn)，電場是有源場1.電磁波的預(yù)見： 如果在空間某處發(fā)生了電場，就會(huì)在空間引起磁場，這個(gè)磁場如果是，又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的電場這樣，變化的電場和磁場并不局限于空間某個(gè)區(qū)域，而是由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去。電磁場這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成了電磁波。 2.電磁波的產(chǎn)生 如果在空間某處發(fā)生了變化的電場，就會(huì)在空間引起磁場，這個(gè)磁場如果是變化的，又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起新的電場這樣，變化的電場和磁場并不局限于空間某個(gè)區(qū)域，而是由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去。電磁場這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成了電磁波。 按照這樣的思路，1888年，德國科學(xué)家赫茲經(jīng)過20年的潛心研究，終于在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在。 3.電磁波的傳播 電磁波的傳播有多種形式,主要有空間傳播和波導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)播傳播兩種.無線通信（如手機(jī)）中所用的微波,在基站和手機(jī)之間的傳輸屬空間傳播,進(jìn)入手機(jī)后為波導(dǎo)導(dǎo)播傳播,一般情況下,無線傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)大于在作為饋線的導(dǎo)播系統(tǒng)內(nèi)的傳輸距離.電磁波通過電場能量和磁場能量之間的不斷轉(zhuǎn)換向