§13.7麦克斯韦电磁场理论.ppt

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1、变化的磁场产生电场——感生电场同样,变化的电场也能产生磁场。这说明:变化的电场和磁场不是彼此孤立的,作为一个有机联系的整体,构成了电磁场。完整的电磁场理论于1860年完成,其代表人物当属两位著名物理学家:法拉第、麦克斯韦。§13.7麦克斯韦电磁理论在稳恒电流条件下,稳恒磁场的安培环路定理为如图:对以L为边界的任何曲面,所通过的传导电流均为I0,上式均成立。一、位移电流全电流定理LS1S2I0稳恒电流是闭合的。P173,13.7.1非稳恒电流情况下,载流导线可以是不闭合的。如图:电容器放电++++----i设某时刻电路中传导电流为i,此时极板上的自由电荷为q。上述安培环路

2、定理遇到矛盾:取以L为边界的S1面取以L为边界的S2面可见,以同一回路L为边界,H的环流不相等。矛盾!结论:对非稳恒电流,稳恒磁场的安培环路定理不适用如何把安培环路定理推广到非稳恒的情况下呢?麦克斯韦在研究电容器充、放电时,注意到电容器极板间的电场是变化的。为了寻找新的规律,麦克斯韦于1865年提出了位移电流的假设。2.位移电流假设麦克斯韦认为:变化的电场与电流一样,可以产生磁场,并将这种变化的电场等效为一种电流,称为位移电流,用Id表示。位移电流大小:通过某个面积的位移电流就是通过该面积的电位移通量对时间的变化率。即说明:1)Id与I0等值同向,即充电Id与同向。放电

3、Id与反向。++++++------KRε2)位移电流密度大小方向△其中△P351,10.18式P352,10.21式3)位移电流与传导电流比较:相同处:以相同规律产生磁场,均为有旋场。不同处:a)传导电流电荷定向移动形成;而位移电流由变化电场产生(由电位移通量的变化引起)。b)传导电流仅在导体中流动、产生焦耳热;而位移电流可在导体、介质中流动、也可脱离导体在空中(包括真空中)传播,不产生焦耳热。△P351,10.19式下第1行起2.全电流传导电流位移电流++++++------KRε△P351,10.19式一段由图知:导线和极板中只有传导电流,在两极板之间只有位移电流

4、,且Id与I0等值同流向。可认为传导电流中断的地方,位移电流便在此连接起来,使通过电路中的全电流具有连续性。考虑到全电流的概念后,稳恒磁场的安培环路定理推广为:3.全电流的安培环路定理即磁场强度沿任一闭合回路的环流等于该回路所包围(即穿过以该回路为边界曲面)的全电流。△可见,位移电流的磁效应服从安培环路定理。练考点26,关于:位移电流是指——变化电场P352,10.22式P352,10.22式下2-3行如何把安培环路定理推广到非稳恒的情况下呢?麦克斯韦在研究电容器充、放电时,注意到电容器极板间的电场是变化的。为了寻找新的规律,麦克斯韦于1865年大胆提出了位移电流的假设

5、。1.位移电流假设变化的电场可等效为一种电流,称为位移电流,用Id表示。变化的电场和磁场相联系!!(1)位移电流强度设某时刻电容器极板上的电荷为q,得,电位移矢量大小作圆柱形高斯面,由高斯定理,可得++++++------KRε△S+q-q如图:闭合K,电容器充电P351,10.17式上数第2行设某时刻电容器极板上的电荷为q,得,电位移矢量大小作圆柱形高斯面,由高斯定理,可得++++++------KRε△S+q-q如图:闭合K,电容器充电P174,图13-30下第2段1-2行设极板面积为S,则通过极板间某面积S的电位移通量传导电流++++++------KRε+q-q

6、S位移电流P175,13.29式位移电流强度可见,通过某个面积的位移电流就是通过该面积的电位移通量对时间的变化率。P175,第2-3行△说明:充电Id与同向放电Id与反向++++++------KRε△写作++++++------IdIdI0I0Id与I0等值同向(2)位移电流密度大小方向P175,13.31式及下1行(3)位移电流与传导电流比较:相同处:以相同规律产生磁场,均为有旋场。不同处:b)传导电流仅在导体中流动、产生焦耳热;△P175,13.32式下面段a)传导电流——电荷定向移动产生;位移电流——变化电场产生。位移电流可在导体、介质中流动、也可脱离导体在空中

7、(包括真空中)传播,不产生焦耳热练KD26,关于:位移电流是指——变化电场P175,13.32式下第3行P175,13.32式下第2行2.全电流全电流定理一般情形下,通过空间某截面的电流应包括传导电流与位移电流,其和称全电流.即麦克斯韦在引入位移电流之后,又提出了“全电流”的概念。I全=I0+Id++++++------KRε全电流是连续的,在空间构成闭合回路。如图,导线中有传导电流(一般,导体中也有很小的位移电流),而电容器中有位移电流,即传导电流中断处,有位移电流接上。P351,10.18式下1-2行(1)全电流2.全电流全电流定理传

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