位移電流麥克斯偉方程組

第27,28，29講位移電流麥克斯偉方程組

電磁波

麥克斯韋（1831-1879）英國物理學家。經典電磁理論的奠基人，氣體動理論創(chuàng)始人之一。他提出了有旋場和位移電流的概念，建立了經典電磁理論，并預言了以光速傳播的電磁波的存在。在氣體動理論方面，他還提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計規(guī)律。1865年麥克斯韋在總結前人工作的基礎上，提出完整的電磁場理論，他的主要貢獻是提出了“有旋電場”和“位移電流”兩個假設，從而預言了電磁波的存在，并計算出電磁波的速度（即光速）。1888年赫茲的實驗證實了他的預言，麥克斯韋理論奠定了經典動力學的基礎，為無線電技術和現(xiàn)代電子通訊技術發(fā)展開辟了廣闊前景。

(真空中)一、位移電流全電流安培環(huán)路定理++++----I（以L為邊做任意曲面

S

）穩(wěn)恒磁場中，安培環(huán)路定理

麥克斯韋假設

電場中某一點位移電流密度等于該點電位移矢量對時間的變化率。

位移電流密度

+++++-----IIAB

位移電流

位移電流密度

通過電場中某一截面的位移電流等于通過該截面電位移通量對時間的變化率。+++++-----

全電流1）全電流是連續(xù)的；2）位移電流和傳導電流一樣激發(fā)磁場；3）傳導電流產生焦耳熱，位移電流不產生焦耳熱。++++----

全電流二、電磁場麥克斯韋電磁場方程的積分形式

磁場高斯定理

安培環(huán)路定理

靜電場環(huán)流定理

靜電場高斯定理方程的積分形式麥克斯韋電磁場1）有旋電場麥克斯韋假設2）位移電流

麥克斯韋認為，靜電場的高斯定理和磁場的高斯定理也適用于一般電磁場。所以，可以將電磁場的基本規(guī)律寫成麥克斯韋方程組（積分形式）:麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組物理意義：1）通過任意閉合面的電位移通量等于該曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和。2）電場強度沿任意閉曲線的線積分等于以該曲線為邊界的任意曲面的磁通量對時間變化量的負值。3）通過任意閉合面的磁通量恒等于零。4）穩(wěn)恒磁場沿任意閉合曲線的線積分等于穿過以該曲線為邊界的曲面的全電流。根據(jù)麥克斯韋理論，在自由空間內的電場和磁場滿足：這樣電場和磁場可以相互激發(fā)，并以波的形式由近及遠，以有限的速度在空間傳播開去，就形成了電磁波。電磁波:赫茲----德國物理學家

赫茲對人類偉大的貢獻是用實驗證實了電磁波的存在，發(fā)現(xiàn)了光電效應。

1888年，成了近代科學史上的一座里程碑。開創(chuàng)了無線電電子技術的新紀元。赫茲對人類文明作出了很大貢獻，正當人們對他寄以更大期望時，他卻于1894年因血中毒逝世，年僅36歲。為了紀念他的功績，人們用他的名字來命名各種波動頻率的單位，簡稱“赫”。一振蕩電路無阻尼自由電磁振蕩LCEKLC電磁振蕩電路L+CAL+CCLCBLCD二無阻尼電磁振蕩的振蕩方程KABLC電磁振蕩電路﹡無阻尼自由振蕩中的電荷和電流隨時間的變化

O﹡三無阻尼電磁振蕩的能量在無阻尼自由電磁振蕩過程中，電場能量和磁場能量不斷的相互轉化，其總和保持不變.電磁場能量守恒是有條件的.

例在LC電路中，已知

，初始時兩極板間的電勢差，且電流為零.求：（1）振蕩頻率；（2）最大電流；當時

例在LC電路中，已知

，初始時兩極板間的電勢差，且電流為零.求：（3）電容器兩極板間的電場能量隨時間變化的關系；（4）自感線圈中的磁場能量隨時間變化的關系；

（5）證明在任意時刻電場能量與磁場能量之和總是等于初始時的電場能量.+一電磁波的產生與傳播變化的電磁場在空間以一定的速度傳播就形成電磁波.-+振蕩電偶極子+-不同時刻振蕩電偶極子附近的電場線+++++++-振蕩電偶極子附近的電磁場線極軸傳播方向平面電磁波二電磁波的特性三電磁波的能量輻射能：以電磁波的形式傳播出去的能量.電磁波的能流密度

電磁場能量密度

又電磁波的能流密度（坡印廷）矢量

電磁波的能流密度（坡印廷）矢量

平面電磁波能流密度平均值

振蕩偶極子的平