电磁波的磁感应强度和电场强度的变化为什么是同步的?

作者&投稿:赫将 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如何理解电磁波图象中的磁感强度和电场强度同步变化~

 (1) 按照法拉第电磁感应定律——如果在按正弦规律变化的磁场中放一个闭合电路,电路中要产生按余弦规律变化的交流电,也就是当磁感强度B达到最大值时,穿过该电路的磁通量最大,磁通量的变化率最小(为零),感应电动势为零,感应电流为零,那么导体中的电场强度E也应为零。为什么会最大呢?
  (2) 按照LC回路电磁振荡的规律——如果磁感强度B达到最大值时,磁场能最大,电场能为零,那么电场强度E也应为零。为什么会最大呢?
  在中学阶段要回答以上问题:首先要说明(1)问中“感应电流为零时,电场强度也应为零”这一结论是错误的。因为按照法拉第电磁感应定律——如果在按正弦规律变化的磁场中放一个闭合电路,那么电路中要产生按余弦规律变化的交流电,即电路中的自由电子要做简谐振动,回复力是由电场力提供的。当自由电子受到的电场力为零时速度最大,单位时间内通过导体横截面的电量最多,电流最大。当自由电子受到的电场力最大时速度为零,单位时间内通过导体横截面的电量为零,电流为零。所以“感应电流为零时,电场强度也应为零” 这一结论是错误的。按照麦克斯韦电磁场理论,磁场周围如果没有闭合电路,就没有电流,但是电场仍然存在且电场的变化规律和有电路时完全一样。故电磁波图象中的电场强度矢量E和磁感强度矢量B总是同步变化的。其次要说明(1)问中LC回路电磁振荡的规律——如果线圈中磁感强度B达到最大值时,磁场能最大,那么电容器中的电场能为零,电场强度E为零,这一结论是正确的。但是这里的磁感强度B是线圈中的,电场强度E是电容器中的。按照麦克斯韦电磁场理论——当电容器里的电场强度E最大时电容器周围的磁感强度B最大,但线圈中的磁感强度B最小(为零)。显然(2)问中是把两个问题混淆了。

在无耗介质中处处都有:电荷密度等于0,电流密度等于0.根据麦克斯韦方程组有:
div(D)=0;
div(B)=0;
rot(E)=-dB/dt
rot(H)=dD/dt
因为现实中多数波形都可以作为傅立叶变换,不妨设E=E0*exp(jwt-kz),B=B0*exp(jwt-kz) 具体解法可以看看电磁学教程.在无边界条件的约束下,可解得E和B同相的.

确实如此 因为电场和磁场是三角函数 磁感应强度变化越快即磁感应强度变化率越快 变化率就是磁感应强度对应时间求导的函数 由数学可知 正弦函数的导数是对应的余弦函数 对应周期不会改变 因此 图像是同步的

那图的画法没问题.
在无耗介质中处处都有: 电荷密度等于0,电流密度等于0。 根据麦克斯韦方程组有:
div(D)=0;
div(B)=0;
rot(E)=-dB/dt
rot(H)=dD/dt

因为现实中多数波形都可以作为傅立叶变换,不妨设E=E0*exp(jwt-kz), B=B0*exp(jwt-kz) 具体解法可以看看电磁学教程.在无边界条件的约束下,可解得E和B同相的。

个人看法是电磁波在回路中的转换过程和电磁波在自由空间的传播过程是截然不同的两个过程,存在不同的物理机制,不能混为一谈。

4楼的看懂了问题,楼主提的就是E和B同相位的问题,而不是同周期的问题。

但是不够直观,要是能够纯粹给一个数学解答过程和结果,也是很不错的。要不就直观的解释也行。如果只是上面那么解释,还不能够算完满的回答了问题!

希望能够看到补充,我也是有疑惑者

对应关系搞错了,前一个磁场波和后一个电场波相对应。


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