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1、 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础年麦克斯韦在总结前人工作的基础 上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了提出了“有旋电场有旋电场”和和“位移电流位移电流”两个假设，两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即速度（即光速光速）. 1888 年赫兹的实验证实了他的预言年赫兹的实验证实了他的预言, 麦克斯麦克斯韦理论奠定了经典电动力学的基础，为无线电技韦理论奠定了经典电动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.001c ( 真空真
2、空中中 )2 2、安培环路定理的普遍形式、安培环路定理的普遍形式- - 全电流定律全电流定律或或微分表达式微分表达式 sdtDsdjl dHslscdcLIIl dH)(tDjHcIc图图 电容器充放电电容器充放电CL1L21Ll dH2Ll dH= scSdtDj sdtDIsc15.2 15.2 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组积分表达式积分表达式微分表达式微分表达式静电场静电场+涡旋电场涡旋电场0qsdDSsdtBl dESl传导电流传导电流+位移电流产生的磁场位移电流产生的磁场0SsdBsdtDjl dHSl0 DtBE0 BtDjH场与物质场与物质EDHBEj边界条件边界条件nnDD21
3、ttEE21nnBB21ttHH21场与电荷场与电荷dVtsdjVSBvqEqf电荷守恒定律电荷守恒定律洛仑兹力洛仑兹力15.315.3电磁波电磁波真空中电磁场的波动方程变为：真空中电磁场的波动方程变为：tDHtBEBD00ED0HB0真空中，介质性质方程真空中，介质性质方程tEBtBEBE0000时当0, 0cjtDjHtBEBDc0一一 变化的电磁场在空间的传播就是电磁波变化的电磁场在空间的传播就是电磁波对对 两边求旋度两边求旋度2200tEBttBE0 EEEEE22利用矢量分析及利用矢量分析及可得可得比较以上两式比较以上两式 得得:的偏微分方程电场 E022002tEEtEBtBEBE
4、0000:的偏微分方程磁场B022002tBB001cu同理对同理对022002tEE由波动微分方程标准形式由波动微分方程标准形式 波速波速前面前面两边求旋度，类似得到两边求旋度，类似得到tEB00012222tu真空中变化的电磁场是真空中变化的电磁场是一种波动称为电磁波一种波动称为电磁波介质中的波速介质中的波速1u二、真空中电磁波的性质二、真空中电磁波的性质1，证明电磁波是横波，且，证明电磁波是横波，且EBkrktEEcos0rktBBcos00 D00 E0sin0rktEkEEktBErktBrktEksinsin00BEk2，证明，证明EH00tBEBEktDHEBk00BkEEkB0
5、0EBBE00200220HBEEH00 （ 同步）同步）BE,无阻尼自由振荡，电容板上电量为无阻尼自由振荡，电容板上电量为q q 振荡电流振荡电流 I I 总能总能常量222121Licq0dtdiLidtdqcq22,dtqddtdidtdqi0122qLcdtqd-谐振动微分方程谐振动微分方程求导求导由于由于LC+_iq三、电磁波的产生三、电磁波的产生频率频率电磁振荡：电磁振荡：tqdtdqitqqsincos00LC11）发射高电磁能发射高电磁能-使电路开放使电路开放2）能量能量 4 4 减小减小 L L，C C 提高提高 电路变化如图所示电路变化如图所示从振荡电路过渡到振荡偶极子从振
6、荡电路过渡到振荡偶极子LC+(a)_(b)LC+_(c)LC+_+qql(d)四、赫兹实验四、赫兹实验 实践是检验真理的标准实践是检验真理的标准 麦克斯韦理论麦克斯韦理论 1865 年发表，逐渐被人接受。年发表，逐渐被人接受。1878 年（德）赫年（德）赫姆霍兹向学生提出一个竞赛题目，用实验方法验证麦式理论，赫姆霍兹向学生提出一个竞赛题目，用实验方法验证麦式理论，赫兹开始致力于这个实验。兹开始致力于这个实验。 1888 年正式发表实验论文。年正式发表实验论文。感应圈感应圈接受器接受器1894 年年 意意 马可尼马可尼 俄俄 波波夫波波夫 实现了无线电远距离传输，实现了无线电远距离传输， 无线电
7、报无线电报 。1906 年无线电广播年无线电广播 1911 年年 导航导航 1916年年 无线电话无线电话1921 年年 短波通讯短波通讯 1923 年年 传真传真 1929 年年 电视电视1933 年年 微波通讯微波通讯 1935 年年 雷达雷达 现代现代 遥控遥控 遥测遥测 卫星通讯卫星通讯 都可说是赫兹实验的产物。都可说是赫兹实验的产物。五、电磁波的性质：五、电磁波的性质：1 1）电磁波是横波）电磁波是横波BE和（ 都与传播方向垂直）都与传播方向垂直）沿传播方向互相垂直，和BEBE同位相和BEHE4 4）电磁波的真空传播速度大小为）电磁波的真空传播速度大小为smcu/1031800uBE
8、 3) E3) E和和H(H(或或B)B)成比例成比例或或2）图图 电磁波谱电磁波谱五五 电磁波的能量电磁波的能量1.1.电磁波的能量密度电磁波的能量密度线性介质：线性介质：BHDEwwwme212.2.电磁波的能流密度电磁波的能流密度-坡印亭矢量坡印亭矢量S12122HEuwS电磁波电磁波HEEHEHHES21HES坡印亭矢量坡印亭矢量HES0021HES 式中式中 E0 和和 H0 分别是分别是 E H 的振幅的振幅2020HSES或可以证明可以证明2224203sin32rpS 如图：偶极子辐射方向如图：偶极子辐射方向图图 偶极子辐射方向偶极子辐射方向 坡印亭矢量坡印亭矢量平面电磁波平面电磁波振荡偶极子辐射的电磁波振荡偶极子辐射的电磁波平均平均辐射功率辐射功率upP12420