麥克斯韋電磁場(chǎng)理論簡(jiǎn)介

§10.5麥克斯韋電磁場(chǎng)理論簡(jiǎn)介本節(jié)主要將電場(chǎng)、磁場(chǎng)的一些定律加以歸納，找出它們的內(nèi)在聯(lián)系。1電流——電子的定向運(yùn)動(dòng)形成電流形成電流的條件：存在可以自由移動(dòng)的電荷?存在電場(chǎng)?規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?電流強(qiáng)度（表示電流的強(qiáng)弱）定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體任一截面的電量若通過(guò)任一截面的電流強(qiáng)度都不隨t

改變，則為穩(wěn)恒電流。電流電流強(qiáng)度電流密度——電流強(qiáng)度是標(biāo)量3電流密度矢量大?。捍怪蓖ㄟ^(guò)單位面積的電流強(qiáng)度方向：該點(diǎn)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向定義：電流密度如圖：在導(dǎo)體內(nèi)電流形成一定的分布，為了描述電流分布的詳細(xì)情況，我們引入一個(gè)新的物理量——電流密度通過(guò)任一截面

的電流強(qiáng)度：通過(guò)任一截面的電流強(qiáng)度：I——標(biāo)量描述通過(guò)某個(gè)面S的電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律

——矢量描述通過(guò)某個(gè)點(diǎn)的電荷運(yùn)動(dòng)規(guī)律I和都是描寫電流的物理量一.問(wèn)題的提出對(duì)穩(wěn)恒電流對(duì)S1面對(duì)S2面矛盾穩(wěn)恒磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理在非穩(wěn)恒電流的電路中不成立了。我們需要修正安培環(huán)路定理二.位移電流假設(shè)非穩(wěn)恒電路中在傳導(dǎo)電流中斷處（極板上）必發(fā)生電荷分布的變化，且電荷的時(shí)間變化率等于傳導(dǎo)電流?非穩(wěn)恒電流電荷分布的變化必引起電場(chǎng)的變化極板間電位移通量電位移通量的變化率等于傳導(dǎo)電流強(qiáng)度——(電場(chǎng)變化等效為一種電流)一般情況位移電流：?(以平行板電容器為例)定義位移電流位移電流與傳導(dǎo)電流連接起來(lái)恰好構(gòu)成連續(xù)的閉合電流麥克斯韋提出全電流的概念(全電流安培環(huán)路定理)在普遍情形下，全電流在空間永遠(yuǎn)是連續(xù)不中斷的，并且構(gòu)成閉合回路麥克斯韋將安培環(huán)路定理推廣若傳導(dǎo)電流為零變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式?位移電流密度三.位移電流、傳導(dǎo)電流的比較1.位移電流具有磁效應(yīng)—與傳導(dǎo)電流相同2.位移電流與傳導(dǎo)電流不同之處(1)產(chǎn)生機(jī)理不同：位移電流由變化電場(chǎng)產(chǎn)生，并不是有真實(shí)的電荷在空間運(yùn)動(dòng)，傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成(2)存在條件不同位移電流可以存在于真空中、導(dǎo)體中、介質(zhì)中傳導(dǎo)電流只能存在于導(dǎo)體中(3)

位移電流沒(méi)有熱效應(yīng)，傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱例球形電容器與交流電源U=U0sinωt相連求：（1）介質(zhì)中的

jD

（2）通過(guò)半徑為r（R1<r<R2）的球面的ID解：（1）其中：（2）例設(shè)平行板電容器極板為圓板，半徑為R，兩極板間距為d（d<<R）,用緩變電流IC

對(duì)電容器充電解任一時(shí)刻極板間的電場(chǎng)極板間形成均勻分布的圓柱形位移電流由全電流安培環(huán)路定理求

P1

,P2點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度四麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的二個(gè)基本假設(shè)1變化的磁場(chǎng)可以激發(fā)渦旋電場(chǎng)2變化的電場(chǎng)可以激發(fā)渦旋磁場(chǎng)變化的磁場(chǎng)和渦旋電場(chǎng)形成左旋系統(tǒng)變化的電場(chǎng)和渦旋磁場(chǎng)形成右旋系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)空間同時(shí)存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)五麥克斯韋方程組電場(chǎng)電荷激發(fā)變化磁場(chǎng)激發(fā)總電場(chǎng)磁場(chǎng)由I傳激發(fā)由I位(變化電場(chǎng))激發(fā)總磁場(chǎng)麥克斯韋根據(jù)基本假設(shè)歸納出一組方程式1.電場(chǎng)的高斯定理2.磁場(chǎng)的高斯定理靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)傳導(dǎo)電流、位移電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)都是無(wú)源場(chǎng)將描述靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的方程作推廣，得到一般情況下電磁場(chǎng)所滿足的方程：3.電場(chǎng)中的環(huán)路定理4.全電流安培環(huán)路定理靜電場(chǎng)是無(wú)旋場(chǎng)，變化磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng)是渦旋場(chǎng)傳導(dǎo)電流和變化電場(chǎng)激發(fā)渦旋磁場(chǎng)3麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。1889年，赫茲實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在2麥克斯韋方程組在宏觀電磁場(chǎng)理論范圍內(nèi)成立，能描述宏觀電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程討論1四個(gè)方程稱為麥克斯韋方程組的積分形式。是對(duì)電磁場(chǎng)宏觀實(shí)驗(yàn)規(guī)律的全面總結(jié)和概括，是經(jīng)典物理三大支柱之一。*

六電磁波簡(jiǎn)介

1電磁波的形成

任何振動(dòng)電荷或電荷系都可作為電磁波的波源，如振蕩的電偶極子，天線中振蕩的電流，以及原子中電荷的振動(dòng)都會(huì)在周圍空間產(chǎn)生電磁波。振動(dòng)的電荷在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)……，這樣互相激發(fā)，隨時(shí)間的推移電磁場(chǎng)在空間傳播，即形成電磁波。2）和互相垂直，二者的周期相同構(gòu)成右旋直角坐標(biāo)系，且2電磁波的性質(zhì)

1）電磁波是橫波，設(shè)波傳播方向?yàn)閯t3）和大小關(guān)系：4）電磁波的