文档介绍：第11章-麦克斯韦方程组和电磁辐射
§ ~ (自学)
§ 麦克斯韦方程组
高斯定理
环路定理
二、磁场
高斯定理
环路定理
电场、磁场知识的回顾
一、电场
§ 麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组(1865):
三个介质性质方程:
电磁波简介
一、电磁场的传播——电磁波
变化着的电场和磁场相互激发、交替产生、由近
及远地以有限的速度在空间中传播,就形成了电磁波。
其中波速
解为
且有
基本性质:
(4)波速为有限值,真空中
(1)电磁波是横波, , , 两两相互垂直。
(2)偏振性, , 分别在各自的平面方向上振动。
(3) , 同相变化。且
二、电磁波的能量
能量密度
辐射强度:单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上
的辐射能,用表示。
考虑方向关系有:
能量密度矢量(坡印廷矢量):
dA
vdt
例 2. 一长直螺线管。导线中通有电流 i,且电流随
时间的变化率,螺线管单位长度的匝数为n,半
径为R,管内磁导率为。求:(1)螺线管内与轴线
相距为 r 的A点处的磁场强度 H;(2)A 点处的感生
电场强度;(3)A点处的坡印廷矢量 S。
(1)管内磁感应强度:
方向水平向左。
方向水平向左。
磁场强度:
右视图
A
半径为 r 的闭合回路 L ,则
(2)根据,在管的横截面内取
(式中的负号表示是反抗电流的变化的。)
(3)A 点处的坡印廷矢量的量值为:
在轴线上(即 r =0处),S=0。根据,
S 的方向指向螺线管的轴线,再由对称性可知,螺线管内
的电磁能量是不向外辐射的。
三、电磁波谱
波长
频率
主要用途
名称
长波
30 000m
~3 000m
中波
3 000m
~200m
中短波
200m
~50m
短波
50m
~10m
米波
10m
~1m
10~100
kHz
100~
1500
kHz
~6
MHz
6~30
MHz
30~
300
MHz
微波
分米波
厘米波
毫米波
1m
~10cm
10cm
~1cm
1cm
~
300~ 3 000
MHz
3 000~
300 000
MHz
30 000~
3000 000
MHz
长距离
通讯和
导航
无线电
广播
电报通
讯、无
线电广
播
无线
电广
播、
电报
通讯
调频无
线电广
播、电
视广播
无线电
导航
电视、雷达、无线电导航及其他
专门用途
表17—1 各种无线电波的范围和用途
按频率或波长的顺序把各种电磁波排列起来,就
构成了电磁波谱。一定波源发出的电磁波的频率不
变,但波速 C ,波长都与介质有关。
电磁场的物质性与统一性
一、电磁场是物质的一种状态
(1)电磁场的能量密度:
(2)电磁场的质量密度:
(3)电磁场的动量密度:
(4)电磁场的物质性有别与实物物质的物质性。
(“实物”与场的界限)