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1、第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波1电磁学电磁学多媒体教学课件多媒体教学课件西安电子科技大学理学院西安电子科技大学理学院变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波2第八章第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波麦克斯韦电磁理论和电磁波1 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论2 电磁波电磁波3 电磁场的能流密度电磁场的能流密度变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和
2、电磁波3一、位移电流一、位移电流1 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论1、问题分析、问题分析?lldH在非恒定电流产生的磁场中，磁在非恒定电流产生的磁场中，磁场强度的环流与如何选取以闭合场强度的环流与如何选取以闭合回路为边界的曲面有关。选取不回路为边界的曲面有关。选取不同的曲面，环流有不同的值。同的曲面，环流有不同的值。讨论：讨论：-+-+D-+SSDdtdDSdtdSdtSddtdqI)(dtdD-+-+变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波4DddDIjdSdSD
3、 dSttt 1 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论2、麦克斯韦位移电流假说、麦克斯韦位移电流假说变化的电场可以等效成一种电流，叫做位移电流。位移变化的电场可以等效成一种电流，叫做位移电流。位移电流密度等于电位移矢量对时间的变化率。即：电流密度等于电位移矢量对时间的变化率。即：tDjd位移电流强度为：位移电流强度为：3、全电流、全电流dfsIIISdtDjSdjjIIIfdfdfs)()(变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波51 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论4、
4、全电流的连续性、全电流的连续性5、全电流的安培环路定律、全电流的安培环路定律麦克斯韦人为：磁场中沿任意闭合回路磁场强度的环流麦克斯韦人为：磁场中沿任意闭合回路磁场强度的环流应等于此闭合回路所围住的全电流。这就是全电流的安应等于此闭合回路所围住的全电流。这就是全电流的安培环路定律。即：培环路定律。即：SfLSdtDjldH)(6、位移电流的本质：、位移电流的本质：变化的电场要产生磁场！变化的电场要产生磁场！变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波61 麦克斯韦电磁理论麦
5、克斯韦电磁理论1、积分形式、积分形式二、麦克斯韦方程组二、麦克斯韦方程组感生静电EEE感生静电DDD位移稳恒BBB位移传导HHH0SSBd通量通量VSDVSdd0静电0SDSd感生变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波71 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论StDSJlHSSLddd0环流环流SLLStBlElEddd感生静电00SSBd通量通量VSDVSdd0静电0SDSd感生重新整合写成电场和磁场各两个方程重新整合写成电场和磁场各两个方程变电站电气主接线是指变电站
6、的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波81 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论VSDVSdd0StBlESLdd0SSBdStDSJlHSSLddd0积分形式积分形式注意：注意：感生静电EEE感生静电DDD位移稳恒BBB位移传导HHH变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波91 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论2、微分形式、微分形式 1）数学上的定理）数学上的定理Ga
7、uss定理定理VASAVSddStokes定理定理SAlASLddzyxAAAzyxzyxAzzyyxx直角坐标系中直角坐标系中变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波102） 微分形式微分形式VSDVSdd0StDSJlHSSLddd0StBlESLdd0SSBd积分形式积分形式tBE0 B0 DtDJH0微分形式微分形式1 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统
8、接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波11在界面处，场不连续，微分关系不能用了，在界面处，场不连续，微分关系不能用了，要代之以界面关系（也称边界条件）：要代之以界面关系（也称边界条件）：nnttnnttBBtnJHHDDEE2102102121表面表面12n t表面0界面处自由界面处自由电荷面密度电荷面密度表面0J界面处传导界面处传导电流密度电流密度1 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论3、边界条件、边界条件变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波1
9、21 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论12n tnnttnnttBBHHDDEE212121210000表面表面J如果如果则边界关系为则边界关系为变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波132 电磁波电磁波麦克斯韦的贡献：麦克斯韦的贡献： 1. 完善了宏观的电磁场理论完善了宏观的电磁场理论 四个微分方程四个微分方程BH在确定的边界条件下联合解上述方程，原则上可解在确定的边界条件下联合解上述方程，原则上可解决电磁场的一般问题。决电磁场的一般问题。BqEqf一个洛仑兹力一
10、个洛仑兹力三个介质方程三个介质方程DE（JE0）2. 爱因斯坦相对论的重要实验基础爱因斯坦相对论的重要实验基础变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波142 电磁波电磁波3. 预言电磁波的存在预言电磁波的存在由微分方程出发由微分方程出发 在各向同性介质中在各向同性介质中 且在且在J0000EH情况下情况下满足的微分满足的微分方程方程形式形式是是波动波动方程方程是波动是波动方程的形式方程的形式2222tExEyy2222tHxHzz对沿对沿 x 方向传播的电磁场方向传播
11、的电磁场(波波) 有有xyzEyHzu1886年赫兹发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言年赫兹发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波152 电磁波电磁波一一 电磁波的产生电磁波的产生 凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源例如：天线中的振荡电流例如：天线中的振荡电流分子或原子中电荷的振动分子或原子中电荷的振动q qq q-q-q变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配
12、电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波1618861886年赫兹发现了电磁波年赫兹发现了电磁波2 电磁波电磁波uEH)(cos0urtEE)(cos0urtHH(3)(1) 电磁波是电磁波是横波横波EH和和传播速度相同、传播速度相同、相位相同相位相同/E HkOxyz二二 电磁波的性质电磁波的性质 (2) 电矢量和磁矢量垂直电矢量和磁矢量垂直HE(4) 和和 的幅值成比例的幅值成比例EH变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理
13、论和电磁波172 电磁波电磁波(4) 电磁波的传播速度电磁波的传播速度1u1800sm10997921.c真空中真空中(5) 电磁波具有波的共性电磁波具有波的共性 在介质分界面处有反射和折射在介质分界面处有反射和折射ucn 00rrr折射率折射率变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波183 电磁场的能流密度电磁场的能流密度221Ew221H一一 能流密度能流密度 能量密度能量密度dAuSuwtAwtuASdddd1)21(2122HE HEEHHEStud能流密度能
14、流密度（坡印亭矢量）（坡印亭矢量）S变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波193 电磁场的能流密度电磁场的能流密度波的强度波的强度 ITtttSTSSId1TttturtHET)d(cos12002021E结论：结论：I 正比于正比于 E02 或或 H02, 通常用其相对强度通常用其相对强度2021EI 表示表示变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁
15、理论和电磁波203 电磁场的能流密度电磁场的能流密度l的载流导线，电流强度为的载流导线，电流强度为I I，电阻率为电阻率为导线截面半径为导线截面半径为a a，求：单位时间流入导线的能量，求：单位时间流入导线的能量I I例：长为例：长为解：体内电流密度为解：体内电流密度为EiaIj12x x电场强度为电场强度为iaIE2表面处的磁场强度表面处的磁场强度aIH2EH0rIS变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波213 电磁场的能流密度电磁场的能流密度能流密度能流密度ia
16、IaIHES22)(20322raI能流，即单位时间流入导线表面的能量能流，即单位时间流入导线表面的能量alaIalSP22)2(322laI22RI2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波223 电磁场的能流密度电磁场的能流密度例：已知某电磁波的电场矢量函数：例：已知某电磁波的电场矢量函数：求：磁场强度矢量求：磁场强度矢量解：解：EHxTtEH2cos0kxTtEH2cos0ivjkEHjxTtEE2cos0第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波23电磁学电磁学多媒体教学课件多媒体教学课件西安电子科技大学理学院西安电子科技大学理学院