第12章续 电磁场和电磁波2008.pptVIP

1 上节回顾: 二. 互感应 2、互感系数与互感电动势 麦克斯韦方程组物理意义： 1、通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。 2、电场强度沿任意闭曲线的线积分等于以该曲线为边界的任意曲面的磁通量对时间变化量的负值。 3、通过任意闭合面的磁通量恒等于零。 4、稳恒磁场沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该曲线为边界的曲面的全电流。 麦克斯韦方程组(微分形式): 电台、电视台的发射塔顶部呈直线状 收听中央广播电台可用中、长波波段 收听美国之音、BBC要用短波波段 收听广播时，收音机及天线的位置会 影响信号的强弱 §12.8 电磁波 根据麦克斯韦理论，在自由空间内的电场和磁场满足 即变化的电场可以激发变化的磁场， 变化的磁场又可以激发变化的电场， 这样电场和磁场可以相互激发并以波的形式由近及远,以有限的速度在空间传播开去，就形成了电磁波。 一 电磁波 　一个不计电阻的ＬＣ电路，就可以实现 电磁振荡，故也称ＬＣ振荡电路。 如何获得变化的电磁场呢？ 最简单的方法，就是利用LC 振荡电路。 二、电磁波的辐射 麦克斯韦1865年预言了电磁波的存在. 解决途径： (1)提高回路振荡频率 LC回路能否有效地发射电磁波 (1)振荡频率太低 LC电路的辐射功率 (2)电磁场仅局限于电容器和自感线圈内 LC回路有两个缺点： (2)实现回路的开放 从LC振荡电路到振荡电偶极子 　可见，开放的ＬＣ电路就是大家熟悉的天线！当有电荷（或电流）在天线中振荡时，就激发出变化的电磁场在空中传播。 天线的物理模型是振荡偶极子。 振荡电偶极子: 电矩作周期性变化的电偶极子. . . q q + . . q + q . q + q +q - . . q 电偶极子的辐射过程 振荡电偶极子等效于一振荡电流元 振荡电偶极子产生的电磁场 赫兹用下面的实验证实了电偶极子产生的电磁波 振子 发射 谐振器 接收 感应圈 电偶极子的辐射场 各向同性介质中，可由波动方程解得振荡偶极子辐射的电磁波 球面电磁波方程 三、平面电磁波的传播 上一内容 回主目录 ?返回 下一内容 动生电动势 均匀磁场直导线平动 感生电动势 自感电动势 螺线管自感系数 1) 互感系数(M) 因两个载流线圈中电流变化而在对方线圈中激起感应电动势的现象称为互感应现象。 1、互感现象 若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变， 周围无铁磁性物质。实验指出： 实验和理论都可以证明： 2）互感电动势： 互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们 的相对位置，以及周围介质的磁导率有关。 互感系数的大小反映了两个线圈磁场的相互 影响程度。 互感系数在数值上等于当第二个回路电流变化 率为每秒一安培时，在第一个回路所产生的互感电 动势的大小。 互感系数的物理意义 例1 有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。 已知：?0、N1 、N2 、l 、S 求：互感系数 称K 为耦合系数 耦合系数的大小反映了两个回路磁场耦合松紧的程度。由于在一般情况下都有漏磁通，所以耦合系数小于一。 在此例中，线圈1的磁通全部通过线圈2，称为无漏磁。 在一般情况下 例2. 如图所示,在磁导率为?的均匀无限大磁介质中, 一无限长直载流导线与矩形线圈一边相距为a,线圈共 N匝,其尺寸见图示,求它们的互感系数. 解:设直导线中通有自下而上的电流I,它通过矩形线圈的磁通链数为 互感为 互感系数仅取决于两回路的形状, 相对位置,磁介质的磁导率． I dr 考察在开关合上后的一段时间内，电路中的电流滋长过程： 由全电路欧姆定律 §12.5 磁场的能量 电池 BATTERY 一、自感磁能 电源所作的功 电源克服自感电动势所做的功 电阻上的热损耗 计算自感系数可归纳为三种方法 1.静态法: 2.动态法: 3.能量法: 将两相邻线圈分别与电源相连，在通电过程中 电源所做功 线圈中产生焦耳热 反抗自感 电动势做功 反抗互感 电动势做功 互感磁能 自感磁能 互感磁能 二、互感磁能 磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量 wm 螺线管特例： 任意磁场 三、磁场能量 例 如图.求同轴传输线之磁能及自感系数 可得同轴电缆的自感系数为 1820年奥斯特 电 磁 1831年法拉第 磁 电 产生 产生 变化的电场 磁场 变化的磁场 电场 激发 §12. 6 位移电流和全电流定律 一. 位移电流 1、电磁场的基本规律 对静电场 对稳恒磁场 对变化的磁场 包含电阻、电感线圈的电路,电流是连续的. R L I I 电流的连续性问题: 包含有电容的电流是否连续 I I + + + + + + 1、 位移电流 在电流