清华大学：《大学物理》第三册课程PPT教学课件（电磁学）第11章 麦克斯韦方程组和电磁辐射

Tsinghua University 电磁学(第三册) 第1章麦克斯韦方程组 和电磁辐射 2005春季学期陈信义编

1 2005 春季学期 陈信义编 电磁学（第三册） 第11章 麦克斯韦方程组 和电磁辐射

目录 §11.1麦克斯韦方程组 §11.2加速运动电荷辐射电磁波 §11.3平面电磁波 §114电磁波的能量和动量 演示实验】电磁波的发射与接收(灯饱)

2 目 录 §11.1 麦克斯韦方程组 §11.3 平面电磁波 §11.2 加速运动电荷辐射电磁波 §11.4 电磁波的能量和动量 【演示实验】电磁波的发射与接收（灯泡）

§11.麦克斯韦方程组 麦克斯韦总结了库仑、安2 培和法拉第等人的电磁学研 究成果,归纳出了电磁场的 基本方程组。 麦克斯韦 1862年麦克斯韦预言了电磁波的存在,论 证了光是一种电磁波。 1888年赫兹用实验证实电磁波的存在

3 §11.1 麦克斯韦方程组 麦克斯韦总结了库仑、安 培和法拉第等人的电磁学研 究成果，归纳出了电磁场的 基本方程组。 1862年麦克斯韦预言了电磁波的存在，论 证了光是一种电磁波。 1888年赫兹用实验证实电磁波的存在。 麦克斯韦

、真空中电磁学基本规律 Ⅰ.日E·dS=1 pdV,V·E Ⅱ.∮E dap=-[rB dS VxE=-aB dt at at Ⅲ.4B·dS=0,V.B=0 ldΦ Ⅳ.B·di OE 十 0 at V×B o/c+. OE at

4 一、真空中电磁学基本规律 , 1 . 0 0    = = S V V q E dS  d     Ⅰ   0 1 E =  . S, t B t E r L S     d d d d    = −   = − Ⅱ   t B E    = −   .  = 0,  S B S   Ⅲ d B = 0  S t E J c t B r I S e L      d d d d            = +   = +  0 2 0  0 1 Ⅳ.                 = + t E B j c    0 0  

I.fE·4q.VE=EP 电场的高斯定理:电荷总伴随有电场。 手E=0 0 感应电场场线一定闭合、无头无尾。 E =上静+ E 感 任何电场都满足高斯定理

5 . , 0  q E dS S  =    Ⅰ   0 1 E =  电场的高斯定理：电荷总伴随有电场。 E E静 E恒 E感     = + + 任何电场都满足高斯定理。  E感 = 0  感应电场场线一定闭合、无头无尾。 0   S E感 ds＝  

Ⅱ.pE·d otds. VXE=_OB aB at 法拉第电磁感应定律:变化的磁场会激发 (伴随有)感应电场。 V×E 静 V×E 恒 0 E和E。的场线不闭合、有头有尾。 An+FF+E 感 任何电场都满足法拉第电磁感应定律

6 . dS, t B E dl L S         = − Ⅱ   t B E    = −   法拉第电磁感应定律：变化的磁场会激发 （伴随有）感应电场。 任何电场都满足法拉第电磁感应定律。 E E静 E恒 E感     = + + E静 = E恒 = 0   的场线不闭合、有头有尾。 E恒  E静  和

B·dS=0,V·B=0 磁通连续定理:磁场场线一定闭合、无头无尾。 不存在单一的“磁荷”一磁单极子。 VxB=以+ADE 70 ot 安培环路定理:磁场与电流及变化的电场的关 系

7 .  = 0,  S B dS   Ⅲ B = 0  磁通连续定理：磁场场线一定闭合、无头无尾。 不存在单一的“磁荷”－磁单极子。 dS t E B dl J L S                  = +  0  0 Ⅳ.                = + t E B j c    0 0   安培环路定理：磁场与电流及变化的电场的关 系

、介质中电磁学基本规律 D ds=po dv V·D=po E·d= B VxE≌_OB at B·dS=0 V·B=0 f,m=如/=方xD aD

8    = S V D dS 0 dV   = 0  D   = 0  S B dS     B = 0  dS t B E dl L S         = −   t B E    = −   dS t D H dl J L S                  = +   0 t D H J     = +    0 二、介质中电磁学基本规律

边界条件 Dn=Dn2(界面上无自由电荷) E B Hn=H2(界面上无传导电流)

9 边界条件： 1 2 1 2 1 2 1 2 t t n n t t n n H H B B E E D D = = = = （界面上无自由电荷） （界面上无传导电流）

介质性质方程: (各向同性线性介质) E 导体中的电流密度矢量: i=σ(E+K) E:恒定电场,K:非静电力场

10 B H D E r  r        0 0 = = 介质性质方程： （各向同性线性介质） ( ) j 0 E K    = ＋ E ：恒定电场，K ：非静电力场 导体中的电流密度矢量：