真空中的麥克斯韋方程組.ppt

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一、電磁感應(yīng)定律,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,1831年法拉第發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一個(gè)磁鐵插進(jìn)或拔出導(dǎo)體回路時(shí)，在回路中將出現(xiàn)感應(yīng)電流。由此他總結(jié)了這一現(xiàn)象服從的規(guī)律：,3真空中的麥克斯韋方程組,二、總電場(chǎng)的旋度和散度方程,感生電場(chǎng)的旋度方程,,1）它反映感生電場(chǎng)為有旋場(chǎng)（又稱漩渦場(chǎng)）,與靜電場(chǎng)本質(zhì)不同。2）它反映變化磁場(chǎng)與它激發(fā)的漩渦電場(chǎng)間的關(guān)系，是電磁感應(yīng)定律的微分形式。,感生電場(chǎng)的散度方程,,總電場(chǎng)的旋度與散度方程,假定電荷分布激發(fā)的場(chǎng)為滿足：,由于感生電場(chǎng)不是由電荷直接激發(fā)，可以認(rèn)為,三、位移電流假設(shè),變化電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)猜想,變化磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電場(chǎng),變化電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)？,位移電流假設(shè),對(duì)于靜磁場(chǎng)：與相一致,對(duì)變化場(chǎng)它與電荷守恒發(fā)生矛盾,麥克斯韋假設(shè)存在位移電流,總電流：,,類比？,,位移電流的表達(dá)式是什么？,麥克斯韋在多方面考慮后取,,它僅在產(chǎn)生磁場(chǎng)上與傳導(dǎo)電流相同,四、總磁場(chǎng)的旋度和散度方程,（1）為總磁感應(yīng)強(qiáng)度,（2）若，仍為有旋場(chǎng),（3）可認(rèn)為磁場(chǎng)的一部分直接由變化電場(chǎng)激發(fā),旋度方程,散度方程,與變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電場(chǎng)比較,五、真空中的電磁場(chǎng)基本方程——麥克斯韋方程組,,,對(duì)方程組的分析與討論,（1）真空中電磁場(chǎng)的基本方程揭示了電磁場(chǎng)內(nèi)部的矛盾和運(yùn)動(dòng)，即電荷激發(fā)電場(chǎng)，電流激發(fā)磁場(chǎng)，時(shí)變電磁場(chǎng)相互激發(fā)。微分形式反映點(diǎn)與點(diǎn)之間場(chǎng)的聯(lián)系，積分方程反映場(chǎng)的局域特性。,（2）線性偏微分方程，滿足疊加原理,它們有6個(gè)未知變量（）、8個(gè)標(biāo)量方程，因此有兩個(gè)不獨(dú)立。一般認(rèn)為后兩個(gè)方程為附加條件，它可由前兩個(gè)方程導(dǎo)出。,,具體求解方程還要考慮空間中的介質(zhì)，導(dǎo)體以及各種邊界上的條件。,（3）預(yù)測(cè)空間電磁場(chǎng)以電磁波的形式傳播,在電荷、電流為零的空間（稱為自由空間）,,,,,,（4）方程通過電磁感應(yīng)定律加位移電流假設(shè)導(dǎo)出，它們的正確性是由方程與實(shí)際情況相比較驗(yàn)證的。,電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互激發(fā)可以脫離電荷和電流而發(fā)生。電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相互聯(lián)系，相互激發(fā)，時(shí)間上周而復(fù)始，空間上交鏈重復(fù)，這一過程預(yù)示著波動(dòng)是電磁場(chǎng)的基本運(yùn)動(dòng)形態(tài)。,他的這一預(yù)言在Maxwell去世后（1879年）不到10年的時(shí)間內(nèi)，由德國(guó)科學(xué)家Hertz通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。從而證明了Maxwell的假設(shè)和推廣的正確性。,六、洛倫茲力公式,洛倫茲假設(shè)變化電磁場(chǎng)上述公式仍然成立，近代物理實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該式的正確。,,對(duì)于運(yùn)動(dòng)點(diǎn)電荷,,,力密度,對(duì)于單個(gè)帶電粒子,,