资源描述
1在恒定电流时安培环路定律在恒定电流时安培环路定律: :其中其中S为以为以L为边界的任意曲面为边界的任意曲面. . LlHd CLS1S2电容两极间电容两极间传导电流传导电流“中断中断” 有确定值有确定值 当非恒定电流时当非恒定电流时, , ( (电容器充或放电时电容器充或放电时) ) SCSjd以以L为边界的任意曲面为边界的任意曲面: :对于对于S1对于对于S2 1SdCCISj 2S0dSjC iiI矛盾！矛盾！稳恒电流的连续性方程稳恒电流的连续性方程0d SCSj, 021 II流入闭合面的传导电流流入闭合面的传导电流=流出闭合面的传导电流流出闭合面的传导电流&与变化电场相联系的磁场与变化电场相联系的磁场2 CS由电荷守恒定律，对闭合曲面由电荷守恒定律，对闭合曲面S 21SSS SCSjtqdddq为电容器极板所带电量为电容器极板所带电量 思路思路:非稳态非稳态 SSDqdD StDttqSDddddd SCStDjd)(0dd tIDC 0以以tDjC 为电流密度为电流密度, ,则电流连续则电流连续. . Iq变化变化电场电场E、D变化变化? q二二. . 位移电流位移电流3 SCStDjd)(0dd tIDC 0 SjICCd 传导电流传导电流 StDtISDDddd ？电流？电流 麦克斯韦指出：麦克斯韦指出：对非稳态，传导电流中断处必发生电荷对非稳态，传导电流中断处必发生电荷分布的改变。分布的改变。变化的电场也产生磁场变化的电场也产生磁场。 变化的电场等效地也是一种变化的电场等效地也是一种“电流电流” 位移电流位移电流 DjtD 位移电流面密度位移电流面密度DCII 全电流全电流 DCjj 全电流密度全电流密度 4 运流电流运流电流 麦克斯韦提出全电流麦克斯韦提出全电流概念概念传导电流传导电流 位移电流位移电流 全电流在空间永远是连续的闭合电流全电流在空间永远是连续的闭合电流 LlHdDCII StDSjSSCdd 全电流安培定律全电流安培定律 LlHdStDSd 变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场 lElidStBSd 变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 ( (右旋右旋) )( (左旋左旋) ) CLS1S25( (1) )位移电流是变化的电场位移电流是变化的电场所激发所激发, ,可以存在于一切物质可以存在于一切物质而传导电流是导体中电荷的定向运动而传导电流是导体中电荷的定向运动. .( (2) )位移电流仅仅从产生磁场方面与传导电流相同位移电流仅仅从产生磁场方面与传导电流相同. . ( (3) )位移电流与传导电流总称全电流位移电流与传导电流总称全电流. . DCIII 全全麦克斯韦麦克斯韦在电磁理论的杰出贡献在于：在电磁理论的杰出贡献在于： 完整而深刻地揭示完整而深刻地揭示出磁场可以激发电场，变化的电场也能激发磁场出磁场可以激发电场，变化的电场也能激发磁场这这一客观规律。一客观规律。 电场与磁场间相互依存电场与磁场间相互依存相互转换的关系相互转换的关系电磁场的同一性电磁场的同一性. .( (电流概念的推广电流概念的推广) )所以谈不上产生焦耳热。所以谈不上产生焦耳热。位移电流不伴有电荷的任何运动位移电流不伴有电荷的任何运动, ,或或真空真空中中, , 6：比较位移电流与传导电流的相对大小。设导体截：比较位移电流与传导电流的相对大小。设导体截面为面为S S，通交流电，通交流电tIiCC sin 交流电沿截面均匀分布交流电沿截面均匀分布已知已知: :导体电阻率导体电阻率1,108 rm 1100 s 解解:由欧姆定律的微分形式由欧姆定律的微分形式SiSijECCC SiEEDCr 00 tItitDSiCCD cos00 100101085. 88120 CDII17108 . 2 EjC 仅考虑振幅比仅考虑振幅比7 ：给电容为：给电容为C的平行板电容器充电的平行板电容器充电,电流为电流为 , 设设 t = 0时电容器极板上无电荷，求：时电容器极板上无电荷，求：)(2 . 0SIeit (1)极板间电压极板间电压U 随时间随时间 t 的变化关系；的变化关系； (2)t时刻极板间总的位移电流时刻极板间总的位移电流Id.解解: :给平板电容器充电给平板电容器充电极板间上极板间上0, )SI(2 . 0 teit00 q(1)tqidd (2) tIDd)(d0 teittqtUC 2 . 0d)(ddd)1(2 . 0d)(0ttetitq CtqU)( Cet)1(2 . 0 ) (ddESt )(dddUSt 8 ：平行板电容极板为圆形，半径：平行板电容极板为圆形，半径R，间距为，间距为d.用缓变用缓变 电流电流(IC)充电。求充电。求P1，P2点处的磁场强度点处的磁场强度H. 1P2P1r2r解：解：缓变电流，极板间可视为匀强缓变电流，极板间可视为匀强非静电场，通常称库仑电场非静电场，通常称库仑电场设：极板间位移电流也是均匀分布设：极板间位移电流也是均匀分布位移电流密度位移电流密度2RItDjCD (1) (1) P1:1112dHrlHL SDCSjId全电流全电流! !CIHr 112 112 rIHC 回路回路L与曲面与曲面S1, S29( (2) ) P2:1P2P1r2r以导线延线为轴作通过以导线延线为轴作通过P2的圆周的圆周( (平面平面) ) 222Hr Djr22 222RIrC 222RrIC2222 RrIHC 必须指出必须指出:不论不论P1或或P2处的处的H,都是由都是由全电流全电流贡献的贡献的!REr10麦克斯韦关于感生麦克斯韦关于感生( (涡旋涡旋) )电场和位移电流的概念说明电场和位移电流的概念说明: : 电场和磁场之间的内在联系电场和磁场之间的内在联系- 统一的电磁场统一的电磁场.归纳麦克斯韦方程组的积分形式归纳麦克斯韦方程组的积分形式: VSVSEd1d0 0d SSBStBtlESLdddd ddd0StDSjlBSSCL 通量通量环流环流&麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组110d SSB无源特性无源特性,表明表明:在任何磁场中在任何磁场中, 通过任何通过任何封闭曲面的磁通量封闭曲面的磁通量等于零等于零.高斯定高斯定律律:表明表明:在任何电场中在任何电场中,通过任何通过任何封闭曲面的电通量封闭曲面的电通量 等于等于该封闭面内自由电荷的代数和该封闭面内自由电荷的代数和.有源特性有源特性， VSVSEd1d0 高斯定律高斯定律:12变化的磁场产生涡旋电场变化的磁场产生涡旋电场, 改写了电场的环路定理改写了电场的环路定理:变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场, 磁场的环路定理磁场的环路定理:StBtlESLdddd 表明表明:任何磁场中任何磁场中,磁感应强度沿任意磁感应强度沿任意闭合曲线的线积分闭合曲线的线积分等于通过以该曲线为边界的任意曲面的全电流等于通过以该曲线为边界的任意曲面的全电流的的 0倍倍.表明表明:任何电场中任何电场中,电场强度沿任意电场强度沿任意闭合曲线的线积分闭合曲线的线积分等于等于通过以该曲线为边界的任意曲面的磁通量的时间变化率通过以该曲线为边界的任意曲面的磁通量的时间变化率.ddd0StDSjlBSSCL 13在有介质时在有介质时,麦克斯韦方程组的积分形式更为简单麦克斯韦方程组的积分形式更为简单: VSVSDdd 0d SSBStBtlESLdddd StDSjlHSSCLddd 通量通量环流环流14qVSDVS dd 0d SSBStBtlESLdddd StDSjlHSSCLddd 当当0;0 tDtB0 CI 特指特指静电场和恒定磁场静电场和恒定磁场的方程组的方程组15而当而当 VSVSDdd 0d SSBStBlESLdd StDlHSLdd 0;0 Iq0 这时空间存在变化的电磁场（自由电磁场）这时空间存在变化的电磁场（自由电磁场）电磁波电磁波表明变化电场与变化磁场相互激发，相互依存的关系！表明变化电场与变化磁场相互激发，相互依存的关系！16位移电流与涡旋电场的假设导致位移电流与涡旋电场的假设导致麦克斯韦麦克斯韦提出提出电磁波电磁波的预言的预言, ,20年后赫兹用实验证实了电磁波的存在年后赫兹用实验证实了电磁波的存在. . 电磁波的能流密度电磁波的能流密度-玻印廷矢量玻印廷矢量: : HES ExH0可确定传播方向可确定传播方向u&电磁波简述电磁波简述171. 电磁波是横波电磁波是横波.有偏振特性有偏振特性2. E与与H同步变化（同相位）同步变化（同相位）且满足且满足HE 3.电磁波在真空中的波速电磁波在真空中的波速001 u7121041085. 81 181099792458. 2 smc 1819物质的性质物质的性质: 具有质量、能量、动量等具有质量、能量、动量等.mewww 1.电磁场的能量电磁场的能量:)(21HBED HE 222121HE 22HEw 2.电磁波的能流密度电磁波的能流密度S: 12EuwSEH矢量式矢量式HES 坡印廷矢量坡印廷矢量203.电磁场的质量电磁场的质量:)(21HBEDccwp 4.电磁场的动量电磁场的动量:)(2122HBEDccwm cw cc 22cScwc 辐射压强辐射压强“光压光压”的产生的产生类似于碰撞类似于碰撞,2cScwp ( (动量密度动量密度) )pF cpcp)(入入入入 cScScS2)( 压强压强太阳常数太阳常数如何计算如何计算? ?注意到注意到: :235. 1 mkWSSUN产生的光压产生的光压 cSSUN226831091031035. 12 mN21场物质与实物物质的区别场物质与实物物质的区别:(2)场物质在真空中的运动速度永远是光速场物质在真空中的运动速度永远是光速c 3 108m/s .(1)场物质没有静止质量场物质没有静止质量, 以波动在空间传播以波动在空间传播,但以粒子的但以粒子的形式与物质相互作用形式与物质相互作用.(3)场物质在空间有叠加性场物质在空间有叠加性,无排它性无排它性.22作业：习题书： P86 (一)1, 2; P88 (二)3, 5; P91 (三) 6,7
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