电磁场与波课件——第二章 电磁场的基本规律.pptVIP

第二章 电磁场的基本规律 * 习 题一、思考题及2.3；2.6;2.7;2.9;2.11;2.13； 2.26; 2.15；2.16；2.18；2.25；2.26；2.29 二、提交 2.21;2.22;2.27;2.30;2.31 第一课 * 第一课 * 第二章 电磁场的基本规律 * 全电流定律： —— 微分形式 —— 积分形式 全电流定律揭示不仅传导电流激发磁场，变化的电场也可以激发磁场。它与变化的磁场激发电场形成自然界的一个对偶关系。 对安培环路定理进行修正 第二章 电磁场的基本规律 * 物 理 基 础 库仑定律 电场强度 与真空中 的静电场 安培定律 法拉第电磁感应 位移电流 假说 电位移矢 量与介质 中静电场 磁感应强 度与真空 中静磁场 磁场强度 与介质中 的静磁场 高斯定理 磁通连续 感应定律 全电流定律 麦克斯韦方程组 第二章 电磁场的基本规律 * 2.6 麦克斯韦方程组 微分形式 1. Maxwell方程组 —— 电磁场的基本方程 积分形式 第二章 电磁场的基本规律 * 物理意义: 全电流定律 —— 麦克斯韦第一方程，表明传导电流和变化的电场都能产生磁场； 电磁感应定律 —— 麦克斯韦第二方程，表明电荷和变化的磁场都能产生电场； 磁通连续性原理 —— 表明磁场是无源场，磁力线总是闭合曲线； 高斯定理 —— 表明电荷能产生电场。 第二章 电磁场的基本规律 * 2. 媒质的本构关系 代入麦克斯韦方程组中，有 限定形式的麦克斯韦方程 （均匀媒质） 各向同性线性媒质的本构关系为 第二章 电磁场的基本规律 * 随时间变化的电场和磁场互为激发源，在空间中以波的形式传播 无线电磁波的传播机理 第二章 电磁场的基本规律 * 变压器的工作原理 Maxwell方程揭示的电磁规律与在实际生活中的应用 第二章 电磁场的基本规律 * 发电机的工作原理 第二章 电磁场的基本规律 * 人们寻找磁荷的实验设计原型 第二章 电磁场的基本规律 * 例 2.6.1 在无源 的电介质 中，若已知电场强度矢量 ，式中的E0为振幅、ω为角频率、k为相位常数。试确定k与ω 之间所满足的关系，并求出与 相应的其他场矢量。 解： 是电磁场的场矢量，应满足麦克斯韦方程组。因此，利用麦克斯韦方程组可以确定 k 与ω 之间所满足的关系，以及与 相应的其他场矢量。 对时间 t 积分，得 第二章 电磁场的基本规律 * 由 以上各个场矢量都应满足麦克斯韦方程，将以上得到的 H 和 D代入式 第二章 电磁场的基本规律 * 物 理 基 础 库仑定律 电场强度 与真空中 的静电场 安培定律 法拉第电磁感应 位移电流 假说 电位移矢 量与介质 中静电场 磁感应强 度与真空 中静磁场 磁场强度 与介质中 的静磁场 高斯定理 磁通连续 感应定律 全电流定律 麦克斯韦方程组 边界条件 第二章 电磁场的基本规律 * 2.7 电磁场的边界条件 什么是电磁场的边界条件? 为什么要研究边界条件? 媒质1 媒质2 如何讨论边界条件? 实际电磁场问题都是在一定的物理空间内发生的，该空间中可能是由多种不同媒质组成的。边界条件就是不同媒质的分界面上的电磁场矢量满足的关系，是在不同媒质分界面上电磁场的基本属性。 物理：由于在分界面两侧介质的特性参 数发生突变，场在界面两侧也发 生突变。麦克斯韦方程组的微分 形式在分界面没有意义，必 须对边界上电磁现象单独描述。 数学：麦克斯韦方程组是微分方程组，其 解是不确定的（非限定的），边界 条件起定解的作用。 麦克斯韦方程组的积分形式在不同媒质的分界面上仍然适用，由此可导出电磁场矢量在不同媒质分界面上的边界条件。 第二章 电磁场的基本规律 * 2.7.1 边界条件一般表达式 媒质1 媒质2 分界面上的电荷面密度 分界面上的电流面密度 第二章 电磁场的基本规律 * 边界条件的推证 （1） 电磁场量的法向边界条件 令Δh →0，则由 媒质1 媒质2 P S 即 同理 ，由 在两种媒质的交界面上任取一点P，作一个包围点P 的扁平圆柱曲面S，如图表示。 或 或 第二章 电磁场的基本规律 * （2）电磁场量的切向边界条件