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(共32張PPT)
麥克斯韋電磁場理論
萬物互聯(lián)
衛(wèi)星通話 縱橫山海
電磁波傳遞信息
第八章 電磁振蕩與電磁波
電磁波傳遞能量
受電線圈
送電線圈
無線充電如何實現(xiàn)？
無線充電
送電線圈 A
受電線圈 B
受電線圈 B 中發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。
法拉第電磁感應(yīng)實驗
無線充電如何實現(xiàn)？
需要送電線圈A 產(chǎn)生的磁場不斷變化，受電線圈 B 中才有可能一直有感應(yīng)電流。也許 B 中的感應(yīng)電流是交變電流？
無線充電
送電線圈 A
受電線圈 B
法拉第電磁感應(yīng)實驗
無線充電如何實現(xiàn)？
需要送電線圈A 產(chǎn)生的磁場不斷變化，受電線圈 B 中才有可能一直有感應(yīng)電流。也許 B 中的感應(yīng)電流是交變電流？
無線充電
送電線圈 A
受電線圈 B
無線充電如何實現(xiàn)？
實驗驗證
無線充電如何實現(xiàn)？
無線充電
送電線圈 A
受電線圈 B
法拉第：電磁感應(yīng)現(xiàn)象
奧斯特：電流的磁效應(yīng)
B不斷變化
“磁生電”
“電生磁”
電磁通過“場”相互作用
電磁場理論建立的基礎(chǔ)
無線充電
受電線圈 B
送電線圈 A
B逐漸增大
導(dǎo)線
i
圖（a）
感應(yīng)電流形成的微觀原因是什么？
i
感應(yīng)電流形成的微觀原因是什么？
電流是電荷的定向移動產(chǎn)生的。導(dǎo)體中的自由電子應(yīng)該是受到了電場力的作用。
E
圖（b）
金屬導(dǎo)體中電子的“漂移”
0
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
E
自由電子
i
電場方向 E 和電流 i 方向一致
渦旋電場
B逐漸增大
導(dǎo)線
圖（a）
B逐漸增大
i
感應(yīng)電流形成的微觀原因是什么？
電流是電荷的定向移動產(chǎn)生的。導(dǎo)體中的自由電子應(yīng)該是受到了電場力的作用。
E
圖（b）
渦旋電場
B逐漸增大
導(dǎo)線
圖（a）
B逐漸增大
麥克斯韋
無論閉合回路是否存在，感應(yīng)電場總是存在的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁感應(yīng)強度變化越快，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，可推知產(chǎn)生的感應(yīng)電場的強度越大。
根據(jù)楞次定律，可判斷感應(yīng)電流方向，從而判斷感應(yīng)電場方向。
變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生了電場。
i
電流是電荷的定向移動產(chǎn)生的。導(dǎo)體中的自由電子應(yīng)該是受到了電場力的作用。
E
圖（b）
渦旋電場
B逐漸增大
導(dǎo)線
圖（a）
B逐漸增大
變化的磁場在空間產(chǎn)生電場
麥克斯韋
無論閉合回路是否存在，感應(yīng)電場總是存在的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁感應(yīng)強度變化越快，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，可推知產(chǎn)生的感應(yīng)電場的強度越大。
根據(jù)楞次定律，可判斷感應(yīng)電流方向，從而判斷感應(yīng)電場方向。
變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生了電場。
電場
Text here
磁場
電荷
變化的磁場
電流
變化的電場？
變化的磁場在周圍空間會產(chǎn)生電場，
那么
變化的電場是不是也會在周圍空間產(chǎn)生磁場呢？
基于統(tǒng)一和對稱的假設(shè)
i
i
E逐漸增大
i
變化的電場在空間產(chǎn)生磁場
變化的電場在空間產(chǎn)生磁場
i
P
i
E逐漸增大
B
變化的電場在空間產(chǎn)生磁場
i
(位移電流)
麥克斯韋
當(dāng)電場增強時，電場周圍感應(yīng)磁場的方向和假定兩極板之間存在著與電場同方向的電流（位移電流）產(chǎn)生的磁場一樣，可通過右手螺旋定則判斷。
變化的電場在周圍空間產(chǎn)生了磁場。
電場強度變化得越快，產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的磁感應(yīng)強度越大。
變化的電場在空間產(chǎn)生磁場
i
P
i
E逐漸增大
B
電場變化快，感應(yīng)磁場強
電場變化慢，感應(yīng)磁場弱
進一步推論：
如果電場隨時間均勻變化，產(chǎn)生的磁場不隨時間變化；
如果電場隨時間不均勻變化，產(chǎn)生的磁場隨時間變化。
變化的電場在空間產(chǎn)生磁場
變化的電場
穩(wěn)定
磁場
變化的磁場
隨 t 均勻變化
隨 t 不均勻變化
隨 t 不均勻變化
隨 t 均勻變化
穩(wěn)定
電場
變化的電場
周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場
周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場
周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場
假設(shè)1：變化的磁場產(chǎn)生電場
麥克斯韋電磁場理論的主要觀點
變化的磁場
Text here
變化的電場
麥克斯韋
周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場
假設(shè)2：變化的電場產(chǎn)生磁場
電磁場
邏輯推理
電磁波
變化的電場和磁場形成電磁場
變化的電磁場在空間傳播形成電磁波
示例
當(dāng)電容器兩極板之間的電場發(fā)生如圖所示的各種變化時，試說明哪種（或哪幾種）變化能夠在周邊產(chǎn)生電磁波。
A 中電場是穩(wěn)定的不變化，無法在空間產(chǎn)生磁場，也無法產(chǎn)生電磁波；
B 和C 中電場隨 t 均勻變化，會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場不再激發(fā)新的電場，也無法產(chǎn)生電磁波；
D 中的電場隨 t 不均勻且周期性變化，會產(chǎn)生隨 t 不均勻且周期性變化的磁場，再產(chǎn)生隨 t 不均勻且周期性變化的電場，周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，產(chǎn)生電磁波。
電磁場理論的意義
麥克斯韋方程組
電磁場理論的意義
麥克斯韋方程組
數(shù)學(xué)
法拉第描繪的
兩個帶電導(dǎo)體球間的電場
麥克斯韋方程組
他從這組公式里算出了電磁波的速度，發(fā)現(xiàn)跟那時已知的光波的速度是一樣的，所以他就肯定：光就是電磁波。這是1860年的一個重大貢獻，這一發(fā)現(xiàn)把物理學(xué)中關(guān)于電、磁、光之間的關(guān)系整個地改觀了。
———楊振寧
電磁場理論的意義
麥克斯韋根據(jù)電磁場理論預(yù)言電磁波的存在
赫茲證實了電磁波的存在
感應(yīng)圈
發(fā)
射
接
收
赫茲
（H.R.Hertz ,1857-1894）
赫茲證實電磁波存在的實驗裝置
感應(yīng)圈
發(fā)
射
接
收
電磁波的驗證
電磁波的驗證
理論
實驗
變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場；
變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場。
變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個不可分割的電磁場。
周期性變化的電場和周期性變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波。
邏輯推理

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