Maxwell方程组电磁波

L
E
dl
S
B t
dS
无旋场 涡旋场
（4）变化的电场产生磁场
D
LH dl I S t dS
H H1 H2
传导电流产生的磁场 B1，H1
LH1 dl I
位移电流 变化电场 产生的磁场
H L
2
dl
S
D t
dS
B2，H 2
都是涡旋场 （闭合）
在均匀的、各向同性介质中各场量的关系
11.2.2 电磁波的能流密度
波的传播过程就是能量的传播，每秒钟通过
与叫作波能的流传密播v度方，向v记垂作直v的Sv 单，位也面叫积坡上印的廷能矢量量。 S EH
11.2.3 电磁波波谱
按照频率或波长的顺序把真空中各种电磁波排 列起来，成为电磁波谱
的描 运述 动宏 规观 律电
磁 场
（1）电场性质
SD dS q
D D1 D2
自由电荷产生的电场 E1，D1
S D1 dS q
变化磁场产生的感生电 场E，D
2
2
S D2 dS 0
有源场 （不闭合）
无源场 （闭合）
（2）磁场性质
B B1 B2
SB dS 0
激发涡旋磁场等效， 满足右手螺旋关系。
自由电荷 定向运动
电场随时 间变化
产生焦耳热 在导体内产生
不产生焦耳热
不论导体、介质、 真空均可产生
11.1.4 麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组(积分形式)
SD dS q
SB dS
0
B
LE dl LH dl
S t II
d
dS I
S
D t
dS
不需介 质，可以在真 空中传播；机械波的传 播则需要介质。
3. 电磁波的基本性质
(1)自由空间中的平面电磁波是横波E
k,
H k
(2)电矢量与磁矢量相互垂直
EH
(3)电矢量与磁矢量同位相
(4)电矢量与磁 矢量幅值关系
0r E0 0r H0
(5)电磁波的波速
v 1
c 1 3 108
00
m/s
D E
B H
j E
麦克斯韦方程组的适用范围
适用于宏观高速领域： 与狭义相对论相容, 研究高速运动电荷所产生的 电磁场及一般的辐射问题。 不适用于微观领域： 处理高能基本粒子使用量子电动力学。
电磁场的物质性
1.电磁场可脱离场源存在，变化的电场和变化的
磁场相互转换。
2.电磁场的能量密度
w 1 (DE BH) 2
11.1.2 位移电流
问题：
(1)传导电流不连续
L
D
I
I
S
A Id B
R
（2）安培环路定理需修正
取左边： L
H
dl
I
取右边：
LH dl
0
电容器两极板外侧： I dq dt
有传导电流
电容器两极板内部：
D
Dt
,
D
t
有变化电场
对平板电容器有：
D ，D DS S q
在量值上：
3.单位体积的场的质量 4.动量 p w
c
m w 1 (DE BH) c2 2c2
电磁场以波的形式在空间传播，而以粒子的
形式和实物粒子相互作用，参与作用的“粒 子”就是光子，光子具有波粒二象性。
11.2 电磁波
11.2.1 电磁波的产生及性质
1. 电磁波的产生和传播
2. 电磁波和机械波
相同之处：波源 不同之处：电磁波的传播
s
D t
ds
11.1.3 安培环路定理的普遍形式
全电流定律 I I I
全
d
全电流在空间永远是连续的。
安培环路定理修正：
LH dl
I
I d
I
S
D t
dS
变化磁场 磁场
感生电场 变化电场
麦克斯韦 两个假设
（位移电流）
来自百度文库
传导电流和位移电流的异同点：
相同点： 不同点：
传导电流
I
位移电流
Id
d D
dq I
dt dt
在方向上： 与 I 同向
充电
D
LI
I
S
A Id B
R
D
I
I
A Id B R
放电
麦克斯韦假设：
变化的电场从产生磁场的角度可以看作是 一种电流。因此在电容器两极板之间可以认为 存在着电流和电流密度。称之为位移电流和位 移电流密度。
I d
d D dt
传导电流产生的磁场 B1，H1
S B1 dS 0
位移电流产生的磁场 B2，H2
S B2 dS 0
都是涡旋场 （闭合）
（3）变化的 磁场产生电场
LE
dl
S
B t
dS
E E1 E2
自由电荷产生的电场 E1，D1
L E1 dl 0
变化磁场产生的电场 E2，D2