电磁场第一章电磁场的基本方程.pptVIP

第一页，共三十三页，2022年，8月28日 麦克斯韦（Maxwell） 麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831～1879）英国物理学家，经典电磁理论的奠基人。1864年12月8日，麦克斯韦在英国皇家学会的集会上宣读了题为《电磁场的动力学理论》的重要论文，对以前有关电磁现象和理论进行了系统的概括和总结，建立了麦克斯韦方程组。 第二页，共三十三页，2022年，8月28日 Maxwell方程 We are speaking the same language, Maxwells Equations. --- In memory of Jin Au Kong PIERS Progress In Electromagnetics Research Symposium 第三页，共三十三页，2022年，8月28日 孔金瓯 Jin Au Kong 孔金瓯（1942-2008），江苏高淳人，电磁科学家，1968年在美国获得博士学位，美国麻省理工学院教授，浙江大学教授，东南大学客座教授，国际电磁科学院院长，电磁学研究进展论坛主席，世界电磁研究与进步机构主席，IEEE和美国光学学会Fellow。在微波与遥感等多个学术领域取得杰出的成就。 第四页，共三十三页，2022年，8月28日 一、Maxwell方程 1.1 全电流定律：麦克斯韦第一方程 1.2 法拉第-楞次定律 麦克斯韦第二方程 1.3 高斯定律：麦克斯韦第三方程 1.4 磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程 1.5 电磁场基本方程的微分形式 第五页，共三十三页，2022年，8月28日 1.1全电流定律：麦克斯韦第一方程 安培环路定律 时变条件下，假设安培环路定律是正确的。 这种假设带来的矛盾 第六页，共三十三页，2022年，8月28日 电容电路的实例分析 电容器 电路 第七页，共三十三页，2022年，8月28日 位移电流 位移电流（Displacement Current）概念是由Maxwell在理论上提出来的，开始只是一种假说，后来经过实验检验，尤且是电磁波的发现，证明这种假说是正确的。 第八页，共三十三页，2022年，8月28日 本质上揭示了变化的电场可以激发磁场。 位移电流是一种等效电流，就作为磁场源的意义上是作用相同的，它们之间是有本质区别的。 全电流定律 第九页，共三十三页，2022年，8月28日 1.2法拉第-楞次定律 麦克斯韦第二方程 法拉第-楞次定律 法拉第(Michael Faraday)通过大量的实验总结出： 当穿过线圈所包围面积Ｓ的磁通发生变化时， 线圈回路Ｃ中将会感应一个电动势。 感应电动势在闭合回路中产生感应电流。 法拉第定律(Faraday‘s Law)指出感应电动势的大小与磁通对时间的变化率成正比， 其方向由楞次定律(Lenz’s Law)给出：感应电动势在闭合回路中引起的感应电流的方向是使它所产生的磁场阻止回路中磁通的变化。 Faradays Law of Electromagnetic Induction 第十页，共三十三页，2022年，8月28日 数学表达式 揭示了变化的磁场可以激发涡旋电场。 说是电场是因为对电荷有电场力的作用。 不同于电荷产生的电场，它是有旋的。 第十一页，共三十三页，2022年，8月28日 1.3高斯定律：麦克斯韦第三方程 静电场中的高斯定律直接推广到时变情况，其实在定义位移电流时已经承认了这样的事实。 第十二页，共三十三页，2022年，8月28日 1.4磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程 与电场的高斯定律对应，磁场磁力线总是闭合的，即通过闭合曲面的通量总是为零，这就是磁通连续性原理。或者自然界中不存在单独磁极（磁单极）。 第十三页，共三十三页，2022年，8月28日 积分形式 安培环路定律 电磁感应定律 高斯定律 磁通连续性原理 第十四页，共三十三页，2022年，8月28日 1.5 电磁场基本方程的微分形式 第十五页，共三十三页，2022年，8月28日 电磁场基本方程组积分形式与微分形式一对一对应是完全等价的，但它们的适用范围却不相同。由于微分形式中涉及到▽运算其中要有微分运算，而要使微分运算有意义要求场量E、B、H、D连续可微没有跃变。而积分则不需要这样的要求。 麦克斯韦方程组中隐含电荷守恒定律 第十六页，共三十三页，2022年，8月28日 麦克斯韦方程组中只有两个旋度方程是独立的。由电荷守恒定律方程一可以导出方程三， 这样麦氏方程只有6个独立标量方程，未知数有E、D、B、H、J 这5个，所以还需要9个标量方程，这就需要引入辅助方程