西安交通大学：《电磁场与电磁能》课程教学资源（PPT课件）第四章 时变电磁场

时变电磁场 序 电磁感应定律和全电流定律 电磁场基本方程、分界面上的衔接条件 动态位及其积分解 坡印亭定理和坡印亭矢量 电磁辐射

AKD第4章时变电磁场在时变电磁场中，电场与磁场都是时间和空间的函数；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电磁场基本方程组高度概括。电磁场基本方程组是研究宏观电磁场现象的理论基础。时变场的知识结构框图本章要求：深刻理解电磁场基本方程组的物理意义，掌握电磁波的产生和传播特性

第 4 章 时变电磁场 • 在时变电磁场中，电场与磁场都是时间和空间的函数；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 电磁场基本方程组高度概括。电磁场基本方程组是研究宏观电磁场现象的理论基 础。 • 时变场的知识结构框图 • 本章要求：深刻理解电磁场基本方程组的物理意义，掌握电磁波的产生和 传播特性

合KA#4.1电磁感应定律和全电流定律4.1.1电磁感应定律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（Faraday’sLawofElectromagnetic Induction）Bdy8dt81负号表示感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化图4.1.1感生电动势的参考方向引起磁通变化的原因分为三类i(t)回路不变，磁场随时间变化·u(t)dyB.as8=dt-Jsat称为感生电动势，这是变压器图4.1.2感生电动势工作的原理，又称为变压器电势

4.1 电磁感应定律和全电流定律 4.1.1 电磁感应定律 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（Faraday’s Law of Electromagnetic Induction ）。 dt d     引起磁通变化的原因分为三类： S B d dt t d S          称为感生电动势，这是变压器 工作的原理，又称为变压器电势。 • 回路不变，磁场随时间变化 图4.1.2 感生电动势 负号表示感应电流产生的磁 场总是阻碍原磁场的变化 图4.1.1感生电动势的参考方向

AKD回路切割磁力线，磁场不变dy-f(vxB).dl6=dt称为动生电动势，这是发电机工作原理，又称为发电机电势。磁场随时间变化，回路切割磁力线8dydBe(VxB)dl-.ds8=dt2图4.1.2动生电动势实验表明：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），只要与回路交链的磁通发生变化，回路中就有感应电动势。当回路是导体时，才有感应电流产生。好思考电荷为什么会运动呢？即为什么产生感应电流呢？

(V B ) dl dt d l         S B V B l d t ( )d dt d l S             称为动生电动势，这是发电机工作原 理，又称为发电机电势。 • 磁场随时间变化，回路切割磁力线 实验表明：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）， 只要与回路交链的磁通发生变化，回路中就有感应电动势。当回路是导体时，才有感 应电流产生。  • 回路切割磁力线，磁场不变 图4.1.2 动生电动势 电荷为什么会运动呢？即为什么产生感应电流呢？

合KA#4.1.2感应电场（涡旋电场）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（ElectricFieldofInduction）。aB感应电动势与感应电场的关系为atraB (V×B).dl -.ds=$E,·dl =(VxE,)dS 8=AaBEV×E, =×(V×B)-ataBVxE,=在静止媒质中图4.1.3a变化的at磁场产生感应电场感应电场是非保守场，电力线呈闭合曲线，变化的磁场邵at是产生E的涡旋源。若空间同时存在库仑电场，即E=Ec+E，则有aBVXE=变化的磁场产生电场at好思考根据自然界的对偶关系，变化的磁场产生电图4.1.3b变化的磁场产生感应电场场，变化的电场是否会产生磁场呢？

4.1.2 感应电场（涡旋电场） 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（Electric Field of Induction )。                 S B E l E S V B l d dt d ( ) d ( ) d s L i l i   感应电动势与感应电场的关系为 t ( ) i        B E V B 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Ei 的涡旋源。 t B 图4.1.3b 变化的磁场产生感应电场 t      B E 若空间同时存在库仑电场, 即 E  EC  Ei , 则有 变化的磁场产生电场 在静止媒质中 t i      B E 图4.1.3a 变化的 磁场产生感应电场 根据自然界的对偶关系，变化的磁场产生电 场，变化的电场是否会产生磁场呢？