《清華大學(xué)自用大學(xué)物理一教學(xué)課件第十六章麥克斯韋方程組》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《清華大學(xué)自用大學(xué)物理一教學(xué)課件第十六章麥克斯韋方程組（29頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 經(jīng)典電磁理論的奠基人 , 氣體動(dòng)理論創(chuàng)始人之一. 提出了有旋場(chǎng)和位移電流的概念 , 建立了經(jīng)典電磁理論 , 并預(yù)言了以光速傳播的電磁波的存在. 在氣體動(dòng)理論方面 , 提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.麥克斯韋（1831-1879）英國物理學(xué)家 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 麥 克 斯 韋 方 程 組 0d S sB 磁場(chǎng)高斯定理 IlHl d S sj d 安培環(huán)路定理 靜電場(chǎng)環(huán)流定理0d l lE 靜電場(chǎng)高斯定理 qVsD VS dd 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 12.7 與 變 化 電 場(chǎng) 相 聯(lián) 系 的 磁 場(chǎng) IsjlH SL 1 dd +

2、- I（以 L 為邊做任意曲面 S ） IlHl d s sj d穩(wěn)恒磁場(chǎng)中, 安培環(huán)路定理 0dd 2 SL sjlH L1S 2S 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) tStStqI ddd )(dddc tj ddc D ttD dddd ttDSI ddddc 麥克斯韋假設(shè) 電場(chǎng)中某一點(diǎn)位移電流密度等于該點(diǎn)電位移矢量對(duì)時(shí)間的變化率.SD+- ItDdd Dcj cj I AB 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 位移電流 tstDsjI SS dddddd tDj d 位移電流密度 通過電場(chǎng)中某一截面的位移電流等于通過該截面電位移通量對(duì)時(shí)間的變化率.+- dI cI 第十六章 麥克斯韋方程

3、組 物理學(xué) tIIlHL ddd cs （1）全電流是連續(xù)的；（2）位移電流和傳導(dǎo)電流一樣激發(fā)磁場(chǎng)；（3）傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱，位移電流不產(chǎn)生焦耳熱.+- dI cI s c d)(d stDjlHL 全電流dcs III 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) RcI PQ Q cI* 例 有一圓形平行平板電容器, 現(xiàn)對(duì)其充電,使電路上的傳導(dǎo)電流 ，若略去邊緣效應(yīng), 求（1）兩極板間的位移電流; （2）兩極板間離開軸線的距離為 的點(diǎn) 處的磁感強(qiáng)度 . cm0.3RA5.2ddc tQI cm0.2r P 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) tQRrtI dddd 22d QRr 22 D )( 2rD

4、 解 如圖作一半徑為 平行于極板的圓形回路，通過此圓面積的電位移通量為rRcI PQ Q cI*r 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) ddcd IIIlHl tQRrrH dd) 2( 22 tQRrB dd 2 20tQRrH dd 2 2計(jì)算得 T1011.1 5B A1.1d I代入數(shù)據(jù)計(jì)算得RcI PQ Q cI*r 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 位 移 電 流 的 引 入 深 刻 地 揭 示 了 電 場(chǎng) 和 磁場(chǎng) 的 內(nèi) 在 聯(lián) 系 ， 反 映 了 自 然 界 對(duì) 稱 性 的 美 。法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 表 明 了 變 化 磁 場(chǎng) 能 夠產(chǎn) 生 渦 旋 電 場(chǎng) ，

5、位 移 電 流 假 設(shè) 的 實(shí) 質(zhì) 則 是表 明 變 化 電 場(chǎng) 能 夠 產(chǎn) 生 渦 旋 磁 場(chǎng) 。 變 化 的電 場(chǎng) 和 變 化 的 磁 場(chǎng) 互 相 聯(lián) 系 ， 相 互 激 發(fā) ，形 成 一 個(gè) 統(tǒng) 一 的 電 磁 場(chǎng) 。 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 1865 年麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，提出完整的電磁場(chǎng)理論，他的主要貢獻(xiàn)是提出了“有旋電場(chǎng)”和“位移電流”兩個(gè)假設(shè)，從而預(yù)言了電磁波的存在，并計(jì)算出電磁波的速度（即光速）. 001c ( 真空中 ) 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 1888 年赫茲的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的預(yù)言, 麥克斯韋理論奠定了經(jīng)典動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，為無線電技術(shù)和現(xiàn)代電子通

6、訊技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊前景. 001c ( 真空中 ) 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 0d S sB Sl stDjlH d)(d 0 Sl stBlE dd qVsD VS dd 方程的積分形式麥克斯韋電磁場(chǎng)（1）有旋電場(chǎng)tDj ddd kE麥克斯韋假設(shè)（2）位移電流 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 麥 克 斯 韋 方 程 組 的 微 分 形 式 ： D 0 B tBE tDjH 麥 克 斯 韋 的 電 磁 理 論 的 特 點(diǎn) ： 電場(chǎng)與磁場(chǎng)以及時(shí)間空間的明顯對(duì)稱性。 物理概念創(chuàng)新； 邏輯體系嚴(yán)密； 數(shù)學(xué)形式簡單優(yōu)美； 演繹方法出色； 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 第十六章 麥克斯韋

7、方程組 物理學(xué) 電 磁 振 蕩 電 磁 振 蕩 ：電荷和電流、電場(chǎng)和磁場(chǎng)隨時(shí)間作周期性變化的現(xiàn)象。LC 振蕩回路：K CL 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) CL +q0- q0(1) CL I(2)CL +q 0- q0(3) CL I(4)LC 回路的振蕩過程 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 電容器電壓：回路方程： qLCtq 1dd 22 CL I自感電動(dòng)勢(shì)：CqtIL dd CqVC CqtIL ddtqI dd 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) LC1LC 2 12 oQI max電流： tqtqI sindd 0 tqq cos0 tII sin max 0max qI 電量：頻

8、率：LCT 2周期：電壓： tCqV cos0 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 在 LC 電路中，電流、電壓、電荷都隨時(shí)間作簡諧振動(dòng)。結(jié) 論 ：電場(chǎng)能量：磁場(chǎng)能量： tCqCqW 2202e cos22 tqLLIW 22022m sin221 tCq 220 sin2 CqWWW 2 20me LC 電路的總能量： 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 電 磁 波 電 磁 波 有 效 發(fā) 射 的 兩 個(gè) 條 件 ： 振蕩頻率要高， 電路要開放。 LC 2 12 振蕩頻率：VnL 2振蕩偶極子 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) H E SP 0p urtrpt,rE cos4 sin20 urt

9、rpt,rH cos4 sin20 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 平 面 電 磁 波 的 主 要 性 質(zhì) ：（1）電磁波是橫波。電矢量 與磁矢量 相互垂直， 的方向?yàn)殡姶挪ǖ膫鞑シ较?。E HHE （2）電矢量 與磁矢量 的振動(dòng)相位相同。 E H 00 HE 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) （3）電磁波的傳播速度為：1u（4）真空中電磁波的傳播速度：)sm(10998.210410854.8 1 18 712 c HES （5）電磁波的能流密度（坡印廷矢量） ： 0021 HES 平均能流密度： 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 電磁波的能流密度： urtrpEHS 222 24203 c

10、os16 sin 22 24203 32 sinrpS 平均能流密度： S發(fā) 射 功 率 ： upP 12 420 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 電 磁 波 譜 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 名稱長波中波中短波短波米波微波分米波厘米波毫米波波長300003000m 3000200m 20050m 5010m 101m 10010cm 101cm 10.1cm 頻率10100kHz 1001500kHz 1.56MHz 630MHz 30300MHz 3003000MHz 300030000MHz 30000300000MHz主要用途越洋長距離通訊和導(dǎo)航無線電廣播電報(bào)通訊無線電廣播和電報(bào)通訊調(diào)頻無線電廣播、電視廣播和無線電導(dǎo)航電視、雷達(dá)、無線電導(dǎo)航等無 線 電 波 的 波 長 范 圍 和 用 途 ：無線電波 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 紅外線 ： 0.6 mm760 nm 熱效應(yīng)；不易被大氣和濃霧吸收?？梢姽猓?760 nm400 nm 能使人眼產(chǎn)生光的感覺。 紫外線： 400 nm5 nm有明顯的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)，也有較強(qiáng)的殺菌本領(lǐng)。 X射線： 0.04 nm5 nm 穿透能力強(qiáng)，在醫(yī)療上用于透視和病理檢查；在工業(yè)上用于檢查金屬材料內(nèi)部的缺陷和分析晶體結(jié)構(gòu)等。 第十六章 麥克斯韋方程組 物理學(xué) 射線：小于0.04 nm穿透力比X射線更強(qiáng)，對(duì)生物的破壞力很大。