电磁场与电磁波绪论课件

电磁场与电磁波绪论什么是电磁场？定义本质特点电磁场是由电荷或电流产生的，它电磁场是物质存在的一种形式，它电磁场具有能量、动量，并能以波们互相影响，并能对其他电荷或电不是物质本身，而是物质的属性之的形式传播流产生作用一电磁场的描述矢量场电磁场是矢量场，每个点都有大小和方向力场电磁场对带电粒子有力的作用能量场电磁场包含能量，可以传播和转化电场和磁场基本定义电场磁场带电体周围空间存在的一种特殊形式的物质它对放入其中运动电荷或电流周围空间存在的一种特殊形式的物质，它对,的其他带电体产生力的作用放入其中的其他运动电荷或电流产生力的作用麦克斯韦方程组的提出法拉第1法拉第通过实验发现电磁感应现象，为电磁场理论奠定了基础麦克斯韦2麦克斯韦总结前人研究成果，建立了完整的电磁场理论，并提出了著名的麦克斯韦方程组赫兹3赫兹通过实验验证了电磁波的存在，证实了麦克斯韦理论的正确性电磁波的产生和传播振荡电场1变化的磁场产生振荡电场振荡磁场2变化的电场产生振荡磁场电磁波3相互垂直的电场和磁场以光速传播电磁波的性质横波性质波粒二象性传播速度电磁波的电场和磁场方向相互垂直，且电磁波同时具有波动性和粒子性，表现电磁波在真空中以光速传播，约为每c都垂直于传播方向，因此电磁波是横波出波的干涉、衍射现象，以及光电效应秒万公里，其速度在不同介质中会发30等粒子性质生变化电磁波的频率与波长λf频率波长电磁波的频率和波长成反比，两者乘积为光速频率越高，波长越短电磁波的分类无线电波微波红外线123用于无线电广播、电视广播、手用于微波炉、雷达、卫星通信等用于夜视仪、遥控器、热成像等机通信等可见光紫外线射线X456人类肉眼可见的光，用于照明、用于消毒、杀菌、荧光灯等用于医疗影像、工业检测等摄影等伽马射线7用于癌症治疗、放射性同位素检测等电磁波在不同介质中的传播介质特性1电磁波在不同介质中传播速度不同，取决于介质的介电常数和磁导率折射2电磁波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变，即折射现象反射3电磁波在介质界面发生反射，反射角度等于入射角度吸收4介质会吸收一部分电磁波能量，吸收程度取决于介质的性质和电磁波频率电磁波的能量与强度能量强度电磁波携带能量，能量大小与频率成正比，频率越高，能量电磁波强度反映了单位时间内通过单位面积的能量强度与越大这解释了为什么紫外线比红外线具有更强的能量，并振幅平方成正比，因此振幅越大，强度越高这解释了为什能造成皮肤损伤么靠近太阳时，我们感受到的热量更强，因为太阳光辐射的强度更大电磁波的应用无线电通信微波技术光学技术医疗应用广播、电视、移动通信等微波炉、雷达、卫星通信等照明、激光、光纤通信等光检查、核磁共振成像等X静电场和电荷静电场电荷是由静止的电荷产生的电场，也称为库仑场静电场是电磁是物质的基本属性之一，决定着物质在电场中的行为电荷场的一种特殊情况，它描述了静止电荷之间相互作用的力场分为正电荷和负电荷两种，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引静电场的基本规律库仑定律描述了点电荷之间相互作用力的规律高斯定理描述了电场与电荷分布之间的关系电场强度叠加原理多个电荷产生的电场可以叠加计算电势叠加原理多个电荷产生的电势可以叠加计算静电场的描述场强1描述电场对电荷的作用力大小和方向电势2描述电场中某点电荷的势能大小电场线3描述电场中力的方向和分布电势和电势能电势电势能电势是指单位正电荷在电场中从某一点移动到参考点所做的电势能是指电荷在电场中具有的能量，它取决于电荷的大小功，它反映了电场力做功的能力和电势，反映了电荷在电场中做功的潜力电容和电容器定义公式12电容是描述导体储存电荷能电容的计算公式为C=Q/U力的物理量，电容器是专门，其中代表电容，代C Q用于储存电荷的器件表电荷量，代表电压U类型3电容器分为多种类型，例如平行板电容器、圆柱形电容器和球形电容器，它们的设计和功能各不相同静电场的应用静电除尘静电喷涂利用静电场使粉尘带电，并被收集利用静电场使油漆带电，并均匀喷到集尘板上的方法，广泛应用于工涂到物体表面，提高了涂层的附着业生产中，如火力发电厂力和均匀性静电复印利用静电场使墨粉带电，并吸附到感光鼓上，从而实现文档复制稳恒电流和磁场电流1稳定不变的电流，称为稳恒电流磁场2电流周围产生的磁场关系3稳恒电流产生磁场稳恒电流和磁场是电磁学的重要研究对象，二者有着密切的关系稳恒电流产生磁场，磁场又会对电流产生作用，两者相互作用，构成了电磁场安培环路定理环路定理概述1安培环路定理用于计算闭合回路上的磁场强度定理内容2闭合回路上的磁场强度线积分等于穿过该回路的电流的代数和应用场景3安培环路定理广泛应用于计算各种形状导线产生的磁场，例如直线电流、圆形电流等磁场的性质方向性无源性磁场具有方向性，用磁力线表磁场是闭合的，没有磁单极子示，磁力线方向为小磁针极，磁力线都是闭合曲线N指向叠加性多个磁场的叠加遵循矢量叠加原理，即磁感应强度是各个磁场磁感应强度的矢量和磁介质和磁性材料铁磁材料顺磁材料抗磁材料铁磁材料可以被磁化，并具有很强的磁顺磁材料在磁场中会被弱磁化，例如铝抗磁材料在磁场中会被弱磁化，但方向性，例如铁、钴、镍等、铂、氧气等与磁场方向相反，例如金、银、铜等电磁感应现象法拉第定律1磁通量变化产生感应电动势楞次定律2感应电流的方向阻碍磁通量的变化涡流3导体在变化的磁场中产生的感应电流法拉第电磁感应定律变化的磁场当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电动势感应电动势大小感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，即E=-Φd/dt感应电流方向感应电流的方向由楞次定律决定，即感应电流的方向总是阻碍产生它的磁通量的变化自感和互感自感互感当电流在电路中变化时，会产生一个变化的磁场这个变化当两个电路靠近时，其中一个电路的变化磁场会影响另一个的磁场会反过来影响电路中的电流，这就是自感现象电路中的电流，这就是互感现象电磁感应的应用发电机变压器电动机电磁感应是发电机的核心原理，变压器利用电磁感应改变电压，电动机利用电磁感应力驱动转子通过线圈在磁场中旋转产生电流在电力传输和电子设备中起着至旋转，广泛应用于各种机械设备关重要的作用中总结与展望本课程学习了电磁场的基本概念，并深入探讨了电磁波的性质、传播和应用掌握这些知识对理解无线通信、光学、雷达等领域至关重要。