电磁场理论基础.pptVIP

电场对运动带电粒子的作用力不受粒子运动与否的影响，作用力既可改变粒子速度（大小和方向。这说明电场对带电粒子做功。磁场对运动带电粒子的作用力与粒子运动的方向垂直，说明磁场对带电粒子不做功，只改变粒子运动方向，不改变粒子运动速度的大小。vBE第30页，共83页，星期日，2025年，2月5日§2.4真空中Maxwell方程组Faraday电磁感应定律Faraday从1820年开始探索磁场产生电场的可能性，1831年实验发现，当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，闭合导线中有感应电流产生，感应电流方向总是以激发磁通量对抗原磁通量的改变第31页，共83页，星期日，2025年，2月5日进一步的实验还证明:只要闭合曲线内磁通量发生变化，感应的电场不仅存在于导体回路上，同样存在于非导体回路上，并满足：曲面磁通量改变率回路的电动势第32页，共83页，星期日，2025年，2月5日Faraday电磁感应实验定律表明：变化的磁场可以产生感应电场，该电场与静电场都对电荷有力的作用，所不同的是感应电场沿闭合回路的积分不为零，具有涡旋场的性质，变化的磁场是其旋涡源。（变化）磁场电场第33页，共83页，星期日，2025年，2月5日问题一：将Biot－Savart定律用到如图所表示的环路，同样以L为边界的两个不同曲面S1和S2，其旋涡源的通量有两个不同的结果.静态场面临的问题第34页，共83页，星期日，2025年，2月5日得到相互矛盾的结果！问题二：第35页，共83页，星期日，2025年，2月5日3.Maxwell的假设贡献第36页，共83页，星期日，2025年，2月5日Maxwell认为：电流由两个部分组成，一部分为传导电流，另一部分他称之为位移电流，即总电流密度：总电流第37页，共83页，星期日，2025年，2月5日总电流第38页，共83页，星期日，2025年，2月5日为了获得位移电流表达式，Maxwell认为静电场的Gauss定律和电荷守恒定律是实验的总结，应予以保留。利用这两个定律，他对电流的形式进行了如下的推广：第39页，共83页，星期日，2025年，2月5日Maxwell推广位移电流基于如下考虑：电磁感应实验表明变化的磁场能够激发电场，变化的电场激发磁场是电磁现象的合理假设。以最简单形式解决了静态电磁场存在的矛盾，保证了电荷守恒定律和Gauss定律的成立。第40页，共83页，星期日，2025年，2月5日电场Gauss定理：Maxwell认为静电场Gauss定理可直接推广到一般情形，即：磁场Gauss定理：Maxwell认为恒定电流磁场的Gauss定理可以直接推广到一般情形，即：4.真空中的Maxwell方程组第41页，共83页，星期日，2025年，2月5日Faraday电磁感应定律：Maxwell认为Faraday电磁感应定律直接推广到一般情况，即：广义Biot-Savart定律：Maxwell引入位移电流，修正了恒定电流情况下的Biot-Savart定律，得到：第42页，共83页，星期日，2025年，2月5日第43页，共83页，星期日，2025年，2月5日真空中Maxwell方程组描述了真空中电荷和电流源激发电磁场，以及电场与磁场之间的相互作用和联系。四个方程是实验规律以及Maxwell推广的总结，并非都是独立的，只有两个是独立的。第44页，共83页，星期日，2025年，2月5日Maxwell方程组表明：变化的磁场激发旋涡电场；变化的电场同样可以激发涡旋磁场。电场与磁场之间的相互激发可以脱离电荷和电流而发生。电场与磁场的相互联系，相互激发，时间上周而复始，空间上交链重复，这一过程预示着波动是电磁场的基本运动形态。他的这一预言在Maxwell去世后（1879年）不到10年的时间内，由德国科学家Hertz通过实验证实。第45页，共83页，星期日，2025年，2月5日±?????⊕?⊕电磁波产生电路示意图第46页，共83页，星期日，2025年，2月5日第47页，共83页，星期日，2025年，2月5日1.介质的基本概念介质是物质的一种统称，由原子或原子团、分子或分子团组成。介质内部大量带电粒子的不规则的运动，在微观尺度上产生随机变化