工程电磁场第四章
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序
Introduction
在时变场中,电场与磁场都是时间和空间坐标的函数;变化的磁场会产生电场,变化的电场会产生磁场,电场与磁场相互依存构成统一的电磁场。
英国科学家麦克斯韦将静态场、恒定场、时变
场的电磁基本特性用统一的麦克斯韦方程组高度概
括。麦克斯韦方程组是研究宏观电磁场现象的理论
基础。
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时变场的知识结构框图:
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磁通连续性原理
高斯定律
电磁感应定律
全电流定律
Maxwell方程组
坡印廷定理与坡印廷矢量
正弦电磁场
动态位A ,
分界面上衔接条件
达朗贝尔方程
电磁辐射、传输线及波导
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本 章 要 求
深刻理解电磁场基本方程组的物理意义,其中包括位移电流的概念;
掌握动态位与场量的关系以及波动方程,理解电磁场的滞后效应及波动性;
掌握电磁波的产生和传播特性。
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电磁感应定律(Faraday’s Law)
当与回路交链的磁通发生变化时,回路中会产生感应电动势,这就是法拉弟电磁感应定律。
电磁感应定律:
负号表示感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。
Faraday’s Law and Ampere’s Circuital Law
电磁感应定律和全电流定律
感生电动势的参考方向
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,磁场随时间变化
又称为感生电动势,这是变压器工作的原理,亦称为变压器电势。
感生电动势
根据磁通变化的原因, 分为三类:
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,回路切割磁力线
称为动生电动势,这是发
电机工作原理,亦称为发
电机电势。
动生电动势
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,回路切割磁力线
实验表明:只要与回路交链的磁通发生变化,回路中就有感应电动势。 与构成回路的材料性质无关(甚至可以是假想回路),当回路是导体时,有感应电流产生。
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电荷为什么会运动呢?即为什么产生感应电流呢?
思考
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感应电场(Inducted Electric Field)
麦克斯韦假设,变化的磁场在其周围激发着一种电场,该电场对电荷有作用力(产生感应电流),称之为感应电场 。
变化的磁场产生感应电场
在静止媒质中
感应电场是非保守场,电力线呈闭合曲线,变化的磁场 是产生 的涡旋源,故又称涡旋电场。
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变化的磁场产生感应电场
若空间同时存在库仑电场,
即 则有
表明不仅电荷产生电场,变化的磁场也能产生电场。
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根据自然界的对偶关系,变化的电场是否会产生
磁场呢?
思考
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