高中物理最新课件-麦克斯韦的电磁场理论 精品
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麦克斯韦电磁理论电磁学.ppt
电位移通量和位移电流
引入电位移通量:通过任一曲面S的电位移通
量。
D D • d S
由此,麦克斯韦S 定义了位移电流ID和电流密度 jD(电位移矢量的时间变化率):
ID
d D dt
S
D •dS t
S
jD • d S
传导电流和位移电流合起来称为全电流。
I
S
j0
•
dS
S
D t
•
dS
S
(
j0
电磁波和光波是性质相同的波,因此v 麦1/ 克0斯0 韦 预言光就是电磁波。
§10.3.2定态波动方程
讨论在介质中的情况:一般介质的介电常数和磁导率 都是随电磁波的频率而变的,这种现象称为介质的色 散。
对于一般的电磁场,无法推导出电场和磁场的波动方 程,但在很多实际情况下,电磁场的激发源往往以大 致确定的频率作简谐振动,因而辐射的电磁波也以相 同频率作简谐振动,这种以一定频率作简谐振动的波, 称为定态电磁波或单色波。
代入自由空间的麦克斯韦方程组,并消去共同因子,
可得:
E j H
H j E
• E 0
• H 0
由此可得一定频率下电磁波的基本方程:
2 E k2 E 0
又称为Helmholtz方程,式中 k
总结起来,对在介质中传播的频率一定的单色 电磁波,麦克斯韦方程组可化为:
一般情况下,平面电磁波的表达式为:
E(x,t) E0e j(k•rt) 式中,k是沿电磁波传播方向的一个常矢量,
称为波矢,大小为:
k 2 /
电磁波的电场波动是横波:
由
• E E0 • e j(k•rt) jk • E 0
可得 k • E 0
麦克斯韦电磁场理论.ppt
变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场
麦克斯韦电磁场理论的基本观点:
电磁场:
哪位科学家通过实验证实了电磁波的存在:
电磁波:
阅读课本回答以下问题
变化的电场和变化的磁场相互联系,形成不可分割的统一体
变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去,形成电磁波
赫兹
变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场
理解:
学无止境!
对麦克斯韦理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
恒定的电流能不能产生磁场?
能,产生恒定磁场
从微观角度,电流是由电荷定向移动形成。所以恒定电流产生的是均匀变化的电场,从而产生恒定有与其他物质相互作用的属性 ③电磁场也是物质存在的基本形态之一 ④光是变化的电磁场在空间传播的一种形式
麦克斯韦电磁场理论的基本观点:
电磁场:
哪位科学家通过实验证实了电磁波的存在:
电磁波:
阅读课本回答以下问题
变化的电场和变化的磁场相互联系,形成不可分割的统一体
变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去,形成电磁波
赫兹
变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场
理解:
学无止境!
对麦克斯韦理论的理解
恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场
恒定的电流能不能产生磁场?
能,产生恒定磁场
从微观角度,电流是由电荷定向移动形成。所以恒定电流产生的是均匀变化的电场,从而产生恒定有与其他物质相互作用的属性 ③电磁场也是物质存在的基本形态之一 ④光是变化的电磁场在空间传播的一种形式
麦克斯韦电磁场理论简介课件
全电流连续
I
ID
R
全电流连续不中断的,构成闭合回路
•麦克斯韦电磁场理论简介
全电流安培环路定理
H dl L
I传导 ID
位移电流
ID
dD
dt
d dt
D dS
S
D
dS
S t
讨论:
1. 传导电流:电荷定向运动
2. 若传导电流为零
H
位移电流:变化的电场
dl
D
dS
L
S t
产生磁场
变化电场
感生电场与变化磁场间的关系
L EV dl
B dS S t
感生电场
变化磁场
电磁波的产生 •麦克斯韦电磁场理论简介
三、位移电流的性质
1.位移电流 ID 的方向和 H
服从右螺旋关系
I dD
dt
H
2.位移电流与传导电流不同之处
位移电流
传导电流
实质 焦耳热
变化的电场 无
电荷定向运动 存在
主要存在于 真空、介质中
导体
•麦克斯韦电磁场理论简介
例 设平行板电容器极板为圆板,半径为R ,两极板间距为d,
用缓变电流IC ,对电容器充电,
求 P 点处的磁感应强度。
IC
解 极板间位移电流
ID IC
+ ++
P.
++
r
---
++
--
++
--
+-
D
由全电流安培环路定理
H L
dl
I全
I全
πr 2
ID R2
非稳恒电流
《电磁场理论》课件
《电磁场理论》PPT课件
探索电磁场的奇妙世界。从电磁场的基本概念出发,深入了解麦克斯韦方程 组的原理,并探究电场和磁场的相互作用。
电磁场的基本概念
1 电磁场的定义
介绍电磁场的基本概念和特性,包括电场和磁场的形成和作用。
2 电磁场的方程
了解麦克斯韦方程组,掌握其含义并探索其丰富的物理意义。
3 场强和场线
电场和磁场的相互作用
洛伦兹力
探讨洛伦兹力的作用机制和应用,以及电磁场与带电粒子之间的相互作用。
电磁感应
解释电磁感应的原理和应用,研究磁场变化对电流和电动势的影响。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生
深入了解电磁波的产生机制,探究电场和磁场的交 替在空间中的传播特性,包括传播速度、 衰减和反射等现象。
深入了解电磁感应在电动机、变压器等
电磁波的应用
2
设备中的应用原理和工作机制。
探索电磁波在通信、遥感和医学等领域
的广泛应用和前沿技术。
3
磁共振成像
介绍磁共振成像技术的原理和应用,探 究其在医学和科研领域的重要性。
总结和展望
总结电磁场理论的核心概念和主要内容,并展望未来电磁场理论的发展方向和前景。
解释电磁场强度的概念和场线的作用,以及如何分析和表示电磁场的分布情况。
麦克斯韦方程组的介绍
1
高斯定律
详细阐述高斯定律的原理和应用,探讨电场和磁场的产生和分布规律。
2
法拉第定律
深入理解法拉第定律,包括电磁感应的原理、电动势的产生和磁场变化的影响。
3
安培定律
解释安培定律的含义和应用,了解电流和磁场的相互作用及其影响。
电磁场的能量和动量
1 能量守恒定律
探究电磁场能量的来源和 转化,以及能量守恒定律 在电磁场中的应用。
探索电磁场的奇妙世界。从电磁场的基本概念出发,深入了解麦克斯韦方程 组的原理,并探究电场和磁场的相互作用。
电磁场的基本概念
1 电磁场的定义
介绍电磁场的基本概念和特性,包括电场和磁场的形成和作用。
2 电磁场的方程
了解麦克斯韦方程组,掌握其含义并探索其丰富的物理意义。
3 场强和场线
电场和磁场的相互作用
洛伦兹力
探讨洛伦兹力的作用机制和应用,以及电磁场与带电粒子之间的相互作用。
电磁感应
解释电磁感应的原理和应用,研究磁场变化对电流和电动势的影响。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生
深入了解电磁波的产生机制,探究电场和磁场的交 替在空间中的传播特性,包括传播速度、 衰减和反射等现象。
深入了解电磁感应在电动机、变压器等
电磁波的应用
2
设备中的应用原理和工作机制。
探索电磁波在通信、遥感和医学等领域
的广泛应用和前沿技术。
3
磁共振成像
介绍磁共振成像技术的原理和应用,探 究其在医学和科研领域的重要性。
总结和展望
总结电磁场理论的核心概念和主要内容,并展望未来电磁场理论的发展方向和前景。
解释电磁场强度的概念和场线的作用,以及如何分析和表示电磁场的分布情况。
麦克斯韦方程组的介绍
1
高斯定律
详细阐述高斯定律的原理和应用,探讨电场和磁场的产生和分布规律。
2
法拉第定律
深入理解法拉第定律,包括电磁感应的原理、电动势的产生和磁场变化的影响。
3
安培定律
解释安培定律的含义和应用,了解电流和磁场的相互作用及其影响。
电磁场的能量和动量
1 能量守恒定律
探究电磁场能量的来源和 转化,以及能量守恒定律 在电磁场中的应用。
电磁场理论优秀课件
第五章 准静态电磁场
麦克斯韦方程组描述了时变电磁场中时变电场与时变磁场相 互依存又相互制约,并以有限速度在空间传播,形成电磁波旳普 遍规律。此时,电磁场量旳鼓励与响应不是同步发生旳,场量旳 时间变量t与空间变量r有关。但在许多工程问题中,尤其在电气 设备、电力传播、生命科学等领域,时变电磁场旳频率教低,因 而在某些特定旳情况下,能够忽视二次源 B 或 D 旳作用,
例5-3 研究具有双层有损介质旳平板电容器接至直流电压 源旳过分过程,如图5-3所示。[书p.195例5-4]
解:设电容器在t≤0-时
处于零状态,极板上没有电
S
荷,即E1(0-)=E2(0-)=0,u(0-)
=0;t≥0+时,电容器旳端电 压被强制跃变,即u(0+)=U。
U
o
根据电容旳伏安关系
ε2 γ2 ε1 γ1
内外导体之间旳坡印亭矢量是
S E H •
•
•
••
U I
2 2 ln
b a
ez
同轴线传播旳平均功率应是坡印亭矢量在内外导体之间旳横截面
S上旳面积分,即
P
Re
S
••
U I
2 2 ln
b
a
dS
• ReUln
•
I
b a
b a
d
•
Re[U
•
I
]
P Re
••
U I
dS
• ReU
•
I
t
旳库仑电场Ec和感应电场Ei。在低频电磁场中,假如感应电场Ei
远不大于旳库仑电场Ec,则能够忽视Bt 现无旋性
旳作用,这时旳电场呈
E (E c E i) E c 0 (5-1)
麦克斯韦方程组描述了时变电磁场中时变电场与时变磁场相 互依存又相互制约,并以有限速度在空间传播,形成电磁波旳普 遍规律。此时,电磁场量旳鼓励与响应不是同步发生旳,场量旳 时间变量t与空间变量r有关。但在许多工程问题中,尤其在电气 设备、电力传播、生命科学等领域,时变电磁场旳频率教低,因 而在某些特定旳情况下,能够忽视二次源 B 或 D 旳作用,
例5-3 研究具有双层有损介质旳平板电容器接至直流电压 源旳过分过程,如图5-3所示。[书p.195例5-4]
解:设电容器在t≤0-时
处于零状态,极板上没有电
S
荷,即E1(0-)=E2(0-)=0,u(0-)
=0;t≥0+时,电容器旳端电 压被强制跃变,即u(0+)=U。
U
o
根据电容旳伏安关系
ε2 γ2 ε1 γ1
内外导体之间旳坡印亭矢量是
S E H •
•
•
••
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2 2 ln
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同轴线传播旳平均功率应是坡印亭矢量在内外导体之间旳横截面
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I
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旳库仑电场Ec和感应电场Ei。在低频电磁场中,假如感应电场Ei
远不大于旳库仑电场Ec,则能够忽视Bt 现无旋性
旳作用,这时旳电场呈
E (E c E i) E c 0 (5-1)
《麦克斯韦电磁理论》课件
电磁波的概念
阐述电磁波的定义、特征和基本性质,包括振幅、波长、频率等。
电磁波的传播特性
探究电磁波在真空和介质中的传播特性,并解释折射、反射和干涉现象。
电磁波的波长和频率
波长 频率
解释波长及其在电磁波中的重要性。 深入了解频率的概念和对电磁波特性的影响。
电磁波的能量和辐射强度
能量
探讨电磁波的能量传递方式和能量密度。
《麦克斯韦电磁理论》 PPT课件
探索麦克斯韦电磁理论的奇妙世界,从电磁场基本概念到量子化,让我们一 同揭开电磁波的神秘面纱。
麦克斯韦电磁理论简介
介绍麦克斯韦电磁理论的发展背景、基本原理,并解释其在现代科学中的重要性。
电磁场基本概念
电场
讲解电场的定义、性质和电荷在电场中的相互作用。
磁场
探讨磁场的本质、磁感应线和磁场对带电粒子的影响。
探索电磁场在材料中的散射和吸收现象,解释光的颜色和材料的特性。
电磁场的量子化
1 普朗克常数
介绍普朗克常数和其在量子化电磁场中的作用。
2 光子理论
讲解光子理论和电磁辐射的量子性质。
电磁波的量子理论
探究电磁波的量子理论,如波粒二象性和希尔伯特空间描述。
电磁场与受力粒子运动方程
研究电磁场对带电粒子运动的影响,并推导粒子在电磁场中的运动方程。
电磁场偏振
探讨电磁场偏振的概念和特点,以及偏振光的产生和检测。
电磁场的相干性
解释电磁场的相干性和相干时间,以及相干光的特性。
电磁场的干涉和衍射
揭示电磁场的干涉与衍射现象,在博弈中解开波粒二象性之谜。
电磁场的散射和吸收
电磁感应
介绍电磁感应的原理和法拉第电磁感应定律。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦电磁场理论课件高二下学期物理粤教版选择性(1)
二、电磁波
2. 电磁波的频率即为电磁振荡的频率
在电磁波传播过程中,空间中任 意一点的电场强度E和磁感应强 度B都随时间作周期性变化,电 磁波的频率即为电磁振荡的频率, 它由波源决定,与介质无关
讨论与交流
声波和水波传播需要介质(空气、水)。 电磁波可以在真空中传播,不需要介质。
那么电磁波是依靠 什么传播的呢?
奥斯特 安培
法拉第
麦克斯韦
麦克斯韦建立了第一个 完整的电磁理论体系
02 伟大的猜想
电磁感应现象:在变化的磁场中放入一个闭合的 导体回路,闭合导体回路中就产生感应电流。
变化的磁场
闭合导体回路
电场
电荷的定向 移动
电流
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场,正是这种电场(涡旋 电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动,引起了感应电流。
Part 02
电磁波
变化 的电场
变化 的磁场
变化 的电场
新的 电场和磁场
周期性变化的电场和与变化的磁场交替产生,由近及远地向周 围传播,形成电磁波。
二、电磁波
1. 电磁波是横波
电磁波在真空中传播时,它的电 场强度E与磁感应强度B相互垂直, 而且二者均与波的传播方向垂直。 E⊥B ⊥v 。所以电磁波是横波
E
O
t
B
O
t
E 振荡磁场
O
t
正弦曲线
B 振荡电场
O
t
B与E频率相同
03 电磁场
麦克斯韦电磁场理论:
1 . 变化的磁场产生电场 2 . 变化的电场产生磁场 3 . 变化的电场和磁场总是相互联系的, 形成一个不可分割的统一的电磁场。
04 电磁场的物质性
1 . 电磁场具有能量
《麦克斯韦电磁理论》课件
电流的磁效应
安培环路定律
描述了电流在其周围空间产生的磁场的闭合回路定律,即电 流在其周围空间产生的磁感应线总是形成一个闭合回路,且 回路上的磁感应线数与穿过回路的电流数相等。
互感现象
当两个线圈中有一个线圈中的电流发生变化时,另一个线圈 中产生感应电动势的现象,互感现象是电磁感应的一种表现 形式。
电磁感应定律
《麦克斯韦电磁理论》ppt课 件
CONTENTS
• 麦克斯韦生平简介 • 电磁理论的发展历程 • 麦克斯韦电磁理论的主要内容 • 麦克斯韦电磁理论的实验验证 • 麦克斯韦电磁理论的意义和影
响
01
麦克斯韦生平简介
麦克斯韦的成长经历
童年时期
展现出对科学的浓厚兴趣 ,经常进行简单实验。
学生时期
进入爱丁堡大学学习,后 转入剑桥大学,受到数学 家巴洛的影响,开始深入
对未来科技发展的启示
深入探索电磁波的应用
随着科技的发展,可以进一步探索麦克斯韦电磁波在信息传输、 能源利用等领域的应用。
创新实验验证手段
未来可以通过更先进的实验手段验证麦克斯韦的理论预言,推动物 理学实验技术的发展。
启发新理论
麦克斯韦的电磁理论仍有许多未解之谜,可以启发未来的新理论探 索和创新。
谢谢您的聆听
电磁波的预言
总结词
麦克斯韦预言了电磁波的存在,并给 出了电磁波在真空中传播的速度等于 光速的结论。
详细描述
这一预言是基于麦克斯韦方程组的推 导,揭示了光的本质是电磁波,为后 来光学的进一步发展奠定了基础。
光的电磁理论
总结词
光的电磁理论是麦克斯韦提出的一种理论,将光解释为电磁波的一种表现形式 。
详细描述
该理论认为光是由电磁场中的振荡波产生的,解释了光的反射、折射、干涉和 衍射等现象,成为现代光学的基础。
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(电场).
3. 随时间周期性变化的磁场 ( 电场 ) 产生同频
率周期性变化的电场 (磁场 ) ,还将继续产生 同频率周期性变化的磁场(电场). 4.恒定的电场不产生磁场. 5.恒定的磁场不产生电场.
例1 是(
关于电磁场理论,下列说法正确的
)
A.在电场周围一定产生磁场,在磁场周围 一定产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,
在变化的磁场周围一定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化 的磁场 D.不均匀变化的电场一定产生变化的磁场
【精讲精析】
本题是对麦克斯韦理论的直
接考查,根据理论,只有变化的电场才产生 磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非 均匀变化的电场产生变化的磁场. 【答案】 D
【规律方法】
在理解麦克斯韦电磁场理论
等现象,但它们的性质是不同的,产生的方 法也不一样.机械波是振动在介质中的传播
过程,没有介质是不可能产生机械波的,但
电磁波可以不需要介质,且在真空中传播的
速度都是光速.在介质中机械波的波速由介 质的性质决定,与频率无关,而电磁波在介 质中的波速却和频率有关,两种波由一种介 质进入另一种介质频率是不变的.故正确答 案为A、D.
不均匀
变化
磁 场 的 变 化 是 ________ 的 , 产 生 的 电 场 是
电场的变化是 ______ 不均匀 的 , 产生的磁场是 ______ 变化
______的.
2.预言
(1) 变化的电场与变化的磁场相互激发,由
电磁波 近及远地在空间传播,形成 _________. (2) 电磁波中的电场和磁场互相垂直 ______ ,而 且二者均与波的传播方向 ______ ,所以电 垂直 横波 磁波是 ______.
第3章
电磁场与电磁波
第 3章
电磁场与电磁波
3.1 麦克斯韦的电磁场理论
目标导航
1.了解法拉第提出的“力线”和“场”的概 念. 2.知道麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是 什么.(重点)
新知初探自学导引
一、法拉第的贡献 在人类研究电磁学的过程中,法拉第创造性 “力线” “场” 地用___________ 和 ________ 的概念来描 述电荷之间、磁体之间以及电与磁之间的相
感应电场 在___________ ,即空间磁场的变化,就会 电场 产生________ .
2.变化的电场产生磁场
假说的由来:麦克斯韦认为,在下图这个电 路中,电容器中虽没有电荷通过,但它两极 板上的电荷和极板间的电场都随时间发生变 闭合 的, 化.他认为电路中的电流应该是_______
于是,他引入了一个全新的概念——
的磁场周围产生稳定的电场
解析:选ABC.根据麦克斯韦理论,变化的 电场(磁场)产生磁场(电场),均匀变化的电场 (磁场)产生稳定的磁场(电场),同频率振荡的 电场(磁场)产生同频率振荡的磁场(电场).
麦克斯韦关于电磁波的预言 学案导引
1. 电磁波怎样形成的?有哪些特点?
2.电磁波和机械波有何区别?
(3)电磁波可以在真空中传播,传播速度等
光速 于 ______.
要点探究讲练互动
麦克斯韦电磁场理论的理解 学案导引
1.麦克斯韦电磁场理论的内容是什么?
2.电场(磁场)的周围一定有磁场(电场) 吗?
1. 随时间均匀变化的磁场 ( 电场 ) 产生稳定的
电场(磁场),该电场(磁场)不再产生磁场 (电 场 ). 2. 随时间不均匀变化的磁场 ( 电场 ) 产生变化 的电场 ( 磁场 ) ,该电场 ( 磁场 ) 还将产生磁场
要介质 B.电磁波在任何介质中传播速率都相同, 机械波在同一介质中传播速率都相同 C.电磁波与机械波都不能产生干涉
D.电磁波与机械波都能Байду номын сангаас生衍射
【审题指导】
解此题关键有两点:
(1)两者都是波,都满足波的特性. (2)因形成原因不同,电磁波传播不需要介质. 【精讲精析】 电磁波与机械波都具有波的
共性,都可以发生反射、折射、干涉、衍射
位移电流 ,并且进一步推断,由变化的 __________ 位移电流 电场引入的 ___________也应产生磁场,即 变化的电场产生磁场.
三、电磁场理论——伟大的丰碑 1.内容 变化的磁场产生电场 均匀 的 , 产生的电场是 磁场的变化是 ______ ______ 稳定 的. ______的. 均匀 变化的电场产生磁场 的. 电 场 的 变 化 是 ________ 的 , 产 生 的 磁 场 是 稳定
电磁波
传播无需介质;在 需要介质;波速由 真空中波速为c, 传播 介质决定,与频率 在介质中传播时, 特点 无关;有横波、纵 波速与介质和频率 波 都有关;只有横波
由质点(波源)的振 产生 动产生
由周期性变化的电 流(电磁振荡)激发
例2
电磁波与机械波相比较有(
)
A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需
时,要注意静电场不产生磁场,稳定磁场也 不产生电场.
变式训练
1.由麦克斯韦电磁场理论可知( )
A.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场 周围产生电场 B.周期性变化的电场一定产生同频率的周
期性变化的磁场
C.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场, 均匀变化的磁场周围产生稳定的电场
D.稳定的电场周围产生稳定的磁场,稳定
折射、干涉和衍射. 3.电磁波的波速:在真空中任何频率的电磁 波的传播速度跟光速相等.c=3.00×108 m/s.
4.机械波与电磁波的区别 机械波 研究对象 力学现象 电磁波 电磁现象
电场强度E和磁 周期性变 位移随时间和空 感应强度B随时 化的物理 间做周期性变化 间和空间做周期 量 性变化
机械波
互作用.它使人们对物质概念的认识提升到
一个新的高度.
二、电磁场理论的两大支柱
1.变化的磁场产生电场 假说的由来:麦克斯韦认为,在下图所示的 实验中 , 由于变化的磁场产生 ___________ , 感应电场 感应电流 进而他设想, 才使得线圈中产生__________,
在线圈所在的空间即使没有闭合线圈,也存
麦克斯韦预言了电磁波的存在.赫兹实验验
证了电磁波的存在,为无线电技术的发展开 拓了道路: 1.电磁波的形成:变化的电场和磁场并不局 限于空间某个区域,而要由近及远向周围空
间传播开去,这就形成了电磁波.
2.电磁波的特点:电磁波的传播不需要介质, 在真空中也可以传播,电磁波传递电磁场的
能量.在传播过程中,电磁波能发生反射、