《电磁感应简略》PPT课件.pptx

第 8 章 电 磁 感 应 （ 1 0 学 时 ）第 1 节 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律第 2 节 感 应 电 动 势第 3 节 互 感 与 自 感第 4 节 磁 场 的 能 量第 5 节 麦 克 斯 韦 方 程 组 1 . 电 源 E非F eF+Q Q+ i提 供 非 静 电 力 的 装 置 电 源A 将 q从 负 极 移 到 正 极 F非 做 的 功则 电 源 的 电 动 势 为 Aq 从 场 的 观 点 ：引 入 等 效 非 静 电 场 的 强 度FE q 非非 电 源 的 电 动 势 ： dE l 非 dLE l 非或 第 1 节 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律一 、 电 源 电 动 势 奥 斯 特 磁 的 电 效 应 （ 电 生 磁 ）（ 磁 生 电 ）法 拉 第 (对 称 性 ) ？电 磁 感 应电 的 磁 效 应2 .问 题 的 提 出 3 .电 磁 感 应 现 象法 拉 第 的 实 验 : vB AN Sii vB G i dd Bi t i 为 回 路 中 载 流 子 提 供 能 量 ！ 电 磁 感 应 的 实 质 是 产 生 感 应 电 动 势 dd1 BiiI R R t 二 、 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律其 中 i为 回 路 中 的 感 应 电 动 势1 . 电 磁 感 应 定 律回 路 中 的 感 应 电 流 注 : 以 下 B简 写 为 ! （ 1 ） 任 一 回 路 中 dB S dcosB S（ 2 ） “ ”表 示 感 应 电 动 势 的 方 向 , i和 都 是 标 量 ， 方 向 只 是 相 对 回 路 的 绕 行 方 向 而 言 。 ddi t 说 明 n BLn BL n BLn BL dcosB S i cos 0ddi t i0cosi cos 0 cos 0idd 0t 0i dd 0t 0i 0 00 0dd 0t 0i dd 0t 0i 逆 绕 向 顺 绕 向顺 绕 向 逆 绕 向 感 应 电 流 的 效 果 , 总 是 反 抗 引 起 感 应 电 流 的 原 因 。 顺 时 针 方 向 逆 时 针 方 向 （ 3 ） 感 应 电 动 势 的 方 向 可 直 接 用 楞 次 定 理 判 断B n dd 0t B ndd 0t例 如 : L L1 8 3 4 年 楞 次 提 出 判 断 感 应 电 流 的 方 法 :i i激 发 磁 场 通 量磁 通 量 的 变 化 注 确 定 了 电 磁 “ 永 动 机 ” 是 不 可 能 的 ! 正 是 外 界 克 服 阻 力 作 功 ，将 其 它 形 式 的 能 量 转 换 成回 路 中 的 电 能 。NS 楞 次 定 律 中 “ 反 抗 ” 与 法 拉 第 定 律 中 “ ”号 对 应i 若 不 是 反 抗 会 发 生 什 么 ？N Si 过 程 将 自 动 进 行 ， 磁 铁 动 能增 加 的 同 时 ， 感 应 电 流 急 剧 增加 ， 而 i， 又 导 致 i 而 不 须 外 界 提 供 任 何 能 量 。 自 然 界 不 可 能 有 这 种 能 产 生如 此 永 无 境 止 电 流 增 长 的 能 源 。SN SN电 磁 永 动 机 vv 2 .电 磁 感 应 定 律 的 一 般 形 式若 回 路 由 N匝 线 圈 组 成 ： 若 1 = 2 = = N= 则 其 中 =1 + 2 + + N 为 回 路 的 总 磁 通 匝 链 数回 路 中 的 感 应 电 流 dd1i iI NR R t 从 t1 t2 时 间 内 , 通 过 导 线 任 一 横 截 面 的 电 量 ：d dd21 N tR t d21t itq I t 1 2NR 若 已 知 N、 R、 q， 便 可 知 =？将 1 定 标 , 则 2 为 t2 时 回 路 的 磁 通 量 。 ddi t ddi N t 全 磁 通磁 通 计原 理 感 应 电 动 势 i内 是 什 么 力 作 功 ？与 的 变 化 方 式 有 关 :导 体 回 路 不 动 ， 变 化 感 生 电 动 势导 体 回 路 运 动 ， 不 变 动 生 电 动 势 ddi t i 为 回 路 中 载 流 子 提 供 能 量 ！它 们 产 生 的 微 观 机 理 是 不 一 样 的 !电 磁 感 应 的 实 质 是 产 生 感 应 电 动 势 ： dd1iiI R R t 小结 BB 一 、 动 生 电 动 势1 . 产 生 动 生 电 动 势 的 机 制 导 线 L在 外 磁 场 中 运动 时 , L内 自 由 电 子 受 到磁 场 力 作 用 ： ( )f e v B 洛定 义 非 静 电 场 k fE e 洛 v B | | sinkE vB 方 向 v B 动 生 电 动 势 定 义 di kLE l d( )L v B l 动 第 2 节 感 应 电 动 势动 是 由 洛 仑 兹 力 引 起 的 L vB d( )i L v B l 0i2 .一 般 情 况 下 动 生 电 动 势 的 计 算 ,0)( Bv d( ) 2v B l 当注意：B vi可 见 , 动 生 电 动 势 只 出 现 在 运 动 的 导 体 上 。 动 生 电 动 势 的 非 静 电 场 :但 是 矛 盾 ？什 么 力 为 动 的 出 现 提 供 能 量 呢 ？3 .洛 仑 兹 力 并 不 给 回 路 提 供 能 量k fE e 洛 v B vBvef 洛 f洛 不 做 功 !运 动 导 体 内 的 电 子 同 时 参 与 两 个 方 向 的 运 动 ：v 方 向 , 随 导 体 运 动 ；u 方 向 , 电 子 漂 移 形 成 电 流 。总 洛 仑 兹 力 1 2F f f vabF2f 1f Vu 总 洛 仑 兹 力 1 2F f f F V 1 2 1 2( ) ( ) 0f f v u f u f v 不 做 功即显 然 1 1/ , 0,f u f u 2 1 2, 0,f v f u f v 要 使 棒 ab 保 持 v 运 动 ， 则 必 有 外 力 做 功 ： 2f f 外 即 1f v f u 外0F V 是 什 么 力 做 功 呢 ？ f 2 做 负 功 洛 仑 兹 力 的 作 用 并 不 提 供 能 量 , 而 只 是 传 递 能量 , 即 外 力 克 服 洛 仑 兹 力 的 一 个 分 力 f 2 所 做 的 功 , 通 过 另 一 个 分 量 f 1 转 换 为 动 生 电 流 的 能 量 。F va bF2f 1f Vu做 正 功 ， 即 非 静 电 力 做 功 。1f kE 二 、 感 生 电 动 势1 .产 生 感 生 电 动 势 的 机 制 感 应 电 场在 线 圈 A中 , I变 化 时 ，注：驱 动 线 圈 B 中 电 荷 运 动 的 决 不 是 磁 场 力 ! 麦 克 斯 韦 引 入 感 应 电 场（ 1 ） 感 应 电 场 的 引 入 B A线 圈 B中 将 出 现 感 应 电 流 Ii此 处 0)( Bvef 洛 磁 场 变 化 ,静 止 在 磁 场 中 的 导 体 产 生 的 电 动 势 。 实 验 发 现 这 种 感 生 电 动 势 的 大 小 、 方 向 与 导 体 的 种 类 和 性 质 无 关 ， 仅 由 变 化 的 磁 场 引 起 。 iE iE 的 特 点 ： i FE q 1 iE eE与 一 样 , 对 场 中 的 电 荷 有 力 的 作 用 。2 iE 不 依 赖 空 间 是 否 有 导 体 存 在 。 4 iE 是 非 保 守 力 场 磁 场 Bt 变 化 的 同 时（ 2 ） 感 应 电 场 的 概 念 感 应 电 场产 生 iF qE d 0iLE l 3 的 方 向感 应 电 场 的 电 场 线 是 无头 无 尾 的 闭 合 曲 线 ,在 轴对 称 的 变 化 磁 场 中 ,电 场线 是 一 些 同 心 圆 . 涡 旋 场 。 dd 0Bt 可 用 楞 次定 理 判 断iEiE iE 2 .感 生 电 动 势 di iE l 又 根 据 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 ,有ddi t d dd B St dB St iE 的 环 路 定 律注：dl dS与 成 右 手 螺 旋 关 系 。 若 导 体 为 闭 合 回 路 , 则 显 然 i与 导 体 回 路 形 状 有 关di iLE l d diL S BE l St 感 生 电 动 势 定 义 感 应 电 场 的 环 路 定 理 即 使 不 存 在 导 体 回 路 , 变 化 的 磁 场 在 其 周 围空 间 同 样 激 发 感 应 电 场 。 静 电 场 感 应 电 场由 静 止 的 电 荷 激 发 由 变 化 的 磁 场 激 发 高 斯 定 理 电 力 线 不 闭 合 有 源 无 旋 场 电 力 线 闭 合 有 旋 无 源 场保 守 场 非 保 守 场环 路 定 理 使 导 体 产 生 静 电 感 应 使 导 体 产 生 电 磁 感 应平 衡 时 导 体 内 场 强 E =0 导 体 内 产 生 感 应 电 动 势 导 体 是 等 势 体不 能 形 成 持 续 电 流 d 01e iS SE S q 形 成 感 应 电 流 d diL S BE l St 对 场 中 的 电 荷 有 力 的 作 用 若 有 导 体 存 在 形 成 电 流 3 .比 较 感 应 电 场 与 静 电 场 d 0iSE S d 0eLE l 内 解 ： 根 据 磁 场 B的 对 称 性 , 取 半 径 为 r 的 电 场 线 为积 分 路 径 ,方 向 沿 逆 时 针 方 向 :当 r R时 dd2i BrE td 2i iLE l E r dd d 2( )B BS rt t 例 . 在 半 径 为 R的 圆 柱 形 区 域 有 一 均 匀 磁 场 B, 且 0 。 求 （ 1 ） 感 应 电 场 的 分 布ddBt or 当 r R时 dd d 2B BS Rt t dd 22i BRE r tRiEo r 0iE d 2i iLE l E r d diL S BE l St iE4 .感 应 电 场 的 计 算E i 设 单 位 正 电 荷 从 P点 出 发 ,沿 圆 周 逆 时 针 移 动 ，diA E l d dd2aa Br lt dd2 Br tA 逆 A顺 0P即 作 功 与 路 径 有 关 非 保 守 力 场 dd2i BrE t可 见 解 ： （ 2 ） 将 单 位 正 电 荷 沿 r为 半 径 的 圆 周 移 动 一 周 , 感 应 电 场 作 的 功 。例 . 求 : o r 感 应 电 场 作 功 :若 沿 圆 周 顺 时 针 移 动 dd2 BA r t逆 顺iEiEiE d diL BE l St 对 任 意 形 状 的 回 路 都 成 立 ！注意补 充 说 明 ： iE 非 保 守 场 不 能 引 入 势 函 数但 它 对 在 场 中 的 导 体 提 供 电 动 势 ： di iE l 1 导 体 不 闭 合 时 使 导 体 内 电 荷 重 新 分 布 产 生 i eE E E 达 平 衡 时 ： i eE E eE由 于 的 存 在 ， 则 出 现 电 势 。则 导 体 内 的 总 电 场 ： 0E2 在 导 体 内 有 d d( )i eL LE l E E l 静 电 平 衡 时 ： d( ) 0i eL E E l 即 d de iL LE l E l iV 开路时电源的端电压V i 0eE0E （ 1 ） 涡 流5 .感 应 电 场 的 应 用 。将 导 体 块 放 置 在 中 , 则 在 导 体 中 将 产 生 环形 电 流 涡 流 。高 频 电 磁 感 应 炉。 涡 流 还 是 有 害 的 ， 它 不 仅 消 耗 电 功 率 ， 而 且 降 低 设 备 能 量 利 用 效 率 。注：坩 埚 dd2i BrE tiE （ 2 ） 物 理 学 中 应 用 电 子 感 应 加 速 器 问 题 ： 原 理 ： 用 变 化 磁 场 所 激 发 的 感 应 电 场 来 加 速 电 子在 交 流 电 的 前 1 /4 周 期 ， 假 定 管 中的 感 应 电 场 是 顺 时 针 的 (俯 视 图 ).tI NS ifmf iEv 电 子 受 力 ： ii Eef （ 切 向 加 速 ） Bvefm （ 向 心 力 ） 在 电 流 I 的 变 化 周 期 里 ， 始 终 能 给 电 子 加 速 ? 电 子 在 管 中 沿 逆 时针 方 向 加 速 运 动 一 、 自 感 应 自 感1 .自 感 电 动 势 B Li L自 感 系 数 或 自 感 LLi 取 决 于 回 路 的 大 小 形 状 、 匝 数 以 及 iL 当 线 圈 中 电 流 变 化 时 , 它所 激 发 的 磁 场 通 过 线 圈 自 身 的磁 通 量 也 发 生 变 化 ， 使 线 圈 自身 产 生 感 应 电 动 势 自 感 电 动 势 i全 磁 通 单 位 : 亨 利 H物 理 意 义 ： 一 线 圈 通 有 单 位 电 流 时 , 通 过 线 圈 自 身 的 全 磁 通 等 于 该 线 圈 的 自 感 系 数 。 第 3 节 自 感 与 互 感 L ddt d dd di LL it t 当 L=常 量 ddL iL t L的 方 向 ： 反 抗 回 路 中 电 流 的 改 变 。电 流 增 加 时 ， 自 感 电 动 势 与 原 电 流 方 向 相 反 ；电 流 减 小 时 ， 自 感 电 动 势 与 原 电 流 方 向 相 同 。 总是阻碍回路自身电流的变化回 路 自 感 电 动 势 为1 ddL it ， 回 路 里 di/dt 0 L2 L L L对 电 路 “ 电 磁 惯 性 ” 的 量 度注：L大 , L大 阻 碍 电 路 变 化 的 阻 力 大L小 , L小 阻 碍 电 路 变 化 的 阻 力 小 Li iL 全 磁 通 2 .自 感 L的 计 算例 . 已 知 一 线 圈 单 位 长 度 上 的 匝 数 为 n,截 面 积 为 S, 长 为 l ， 线 圈 内 充 有 磁 导 率 为 的 磁 介 质 。 求 :该 线 圈 的 自 感 L。解 ： 设 该 线 圈 通 有 I 的 电 流L I Vn 2则 管 内 磁 场 为管 内 全 磁 通 =N =NnIS = n2 I lS V=lSB = nI=NBS提 高 线 圈 自 感 的 途 径 磁 芯 用 高 磁 导 率 材 料增 加 绕 线 密 度增 大 线 圈 体 积 lI长 直 螺 线 管 的 自 感 二 、 互 感1 .互 感 系 数在 回 路 L2 中 产 生 感 应 电 动 势 互 感 电 动 势 12同 理 : 回 路 L 2 中 电 流 i2 的 变 化 回 路 L1 中 产 生 互 感 电 动 势 21回 路 L2 中 12的 变 化引 起显 然 : 互 感 电 动 势 与 线 圈 电 流 变 化 的 快 慢 有 关 ； 而 且 与 线 圈 结 构 以 及 它 们 之 间 的 相 对 位 置 和 磁 介 质 的 分 布 有 关 。回 路 L1 中 的 电 流 i1 变 化 L1 L2 L1 L2若 两 线 圈 的 相 对 位 置 确 定 :设 L1 的 电 流 为 i1 ,在 L2 中 产 生 的 磁 通 匝 链 数 为 121 1B i 则 12 1 1B i 12 1i 12 12 1M i 同 理 21 21 2M i M称 为 两 线 圈 的 互 感 系 数 ， 简 称 互 感 。在 后 面 第 4 节 中 将 证 明 两 个 给 定 线 圈 有 M1 2 = M2 1 =M单 位 : 亨 利 （ H） 1i即 有 V s1H 1 1 sA 互 感 电 动 势 d d dd d dM i MM it t t 当 M = 常 数 时 ddM iM t dd221 iM t dd112 iM t 2 .互 感 的 计 算 ddM iM t 112 iM 221 iMd d d d12 1 21 212 211 2M i iM i t i t 根 据 或 三 、 LR电 路由 一 自 感 线 圈 L， 电 阻 R， 与 电 源 组 成 电 路 。求 ： 电 键 K接 1 上 一 段 时 间 后 ， 又 接 到 2 上 回 路 里 i 的 变 化 。K1 ， iI， L上 产 生 L ,dd ,L iL t 总 = +L即 +L=iR则 回 路 中 的 电 流 C Rt Li eR 由 初 始 条 件 ： t =0 ， i =0 ， 则 C= /R， (1 )Rt LeR ddiL iRt ddi R it L L RL1 2i K 1 t，2 t=L/R,令 =L/R， i从 0 0 .6 3 I 所 需 时 间 大 , L大 , i 增 长 慢 ，L 阻 力 大 , 电 磁 惯 性 大 ; 小 , L小 , i 增 长 快 , L 阻 力 小 , 电 磁 惯 性 小 。 =0 .6 3 I1(1 )i R e Ri = I iI R I63.0 t 11 LR 22 LR 0 变 化 时 ，电 流 增 加 di， 电 源 克 服 L作 功 为 dA d dA Li i dA= Ldq = LidtddL iL t dLi i 0I 221 LI 212mW LI储 存dA A d d22 2( )RtLQ Ri t R I e t d22 0 RtLRI e t 212 LI Rt Li eR 212mA W LI Li R 自 感 为 L的 线 圈 通 有 电 流 I 时 所 储 存 的 磁 能 ，就 等 于 这 电 流 消 失 时 自 感 电 动 势 所 做 的 功 :dL LA i t d0I Li i mW212 LI 自 感 电 动 势 所 做 的 功 ， 电 阻 R以 热 能 形 式 散 发 ： 二 、 磁 能 与 磁 能 密 度以 长 直 螺 线 管 为 例由 上 可 知 ， 通 有 电 流 I 的 自 感 线 圈 中 储 能 ：那 么 ,Wm磁 场 （ 、 ） ,如 何 联 系 ？20L n V 体 212mW LI 2 2012 n V I 体 202m BW V 体 212W LI 0B nI我 们 已 知 长 直 螺 线 管 的 自 感 为设 螺 线 管 通 有 电 流 I， 则 其 存 储 的 磁 能 为 ： 而 即 B H 以 上 结 论 对 任 意 形 式 的 磁 场 都 成 立 ！一 般 地 ， 对 非 均 匀 磁 场 ： d d12m m VW w V B H V 又 长 直 螺 线 管 管 内 为 均 匀 磁 场 !20 12 2mm W Bw B HV 0BH 磁 场 强 度 通 有 电 流 I 的 长 直 螺 线 管 储 存 的 磁 能 为202m BW V 体 单 位 体 积 储 存 的 磁 场 能 量 为 磁 能 密 度其 中 解 ： 两 圆 柱 面 间 的 磁 场 为 2 IB r d212mW B V d2 21 22 (2 )I h r rr 2 ln4I h ba ln2h bab ar例 .一 圆 柱 形 同 轴 电 缆 ,由 半 径 为 a、 b的 薄 圆 筒 构 成 , 其 间 充 满 磁 导 率 为 介 质 ,并 通 有 电 流 I。 求 ： 长 度 为 h 的 电 缆 内 磁 场 的 能 量 Wm和 L？ab 由 W m L 22 mWI hI I 三 、 磁 能 的 计 算 本章小结：ddi t 2 . 动 生 电 动 势1 . 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 ： di kLE l d( )L v B l 3 . 感 生 电 动 势 di iE l dB St 对 闭 合 回 路 ： di iLE l 4 . 自 感 、 互 感 的 意 义 ， 自 感 系 数 L、 互 感 系 数 M的 计 算 。 5 . 磁 场 能 量 和 磁 场 能 量 密 度 的 概 念 及 计 算 引言：dLH l i 电 容 的 充 放 电 过 程 中 遇 到 问 题 ！在 一 极 板 边 缘 取 积 分 回 路 L并 以 L为 边 界 作 曲 面 S1 、 S2对 S1 面对 S2 面 相 矛 盾 ！麦 克 斯 韦 研 究 了 产 生 这 种 矛 盾 的 原 因 , 指 出 : 大 胆 地 从 理 论 上 提 出 ： 变 化 电 场 产 生 感 应 磁 场 ！ S2L Ri C +S1 d 0LH l 平 板 电 容 器 内 部 一 定 存 在 某 个 起 着 电 流 作用 的 物 理 量 ！ 该 物 理 量 可 以 产 生 磁 场 ！第 5 节 麦 克 斯 韦 方 程 组 一 、 位 移 电 流 S1 S2如 图 取 高 斯 面 S dD iS SD S q d d d1 2S S SD S D S D S 0 2DS 极 板q穿 过 S 1 的 电 流 dd1S qi t ddqt若 S2 面 不 随 时 间 t 变 化 d dd 2( )S D St d d 21 DSSi t ddt 2DS 1 .位 移 电 流 的 定 义 极 板内 有电流的量纲d2S D St i + - = I D 定 义 ： ddDDI t dS D St 位 移 电 流 密 度 D Dj t 0 r Et 位 移 电 流电 容 充 电 极 板q D /D Dt DjD / /i电 容 放 电 极 板q D D Dt DjD i /Dj i 结 论 ： 在 电 容 器 中 ， ID总 = i， 极 板 中 断 的 电 流 由 ID接 替 ， 保 持 电 流 的 连 续 性 。DDj Ri C + DDj Ri C + 2 .位 移 电 流 ID的 性 质（ 1 ） 位 移 电 流 仅 由 变 化 的 电 场 所 引 起 ,它 不 依 赖 导 体 , 可 在 任 何 有 变 化 电 场 的 空 间 出 现 , 不 产 生 焦 耳 热 ， 即 ID的 实 质 就 是 变 化 电 场 。（ 2 ） 位 移 电 流 与 传 导 电 流 一 样 激 发 磁 场 。 在 电 容 的 充 放 电 的 过 程 中 ，S 2 面 没 有 传 导 电 流 , 但 有 IDd DLH l I ID激 发 的 磁 场 与 其 成 右 手 螺 旋 关 系0Dt DjD /DjBD 0Dt DjD DjD B i +S1 S2B 二 、 全 电 流 定 理一 般 情 况 下 的 安 培 环 路 定 律d diL Si DH l I St 全 电 流 定 理d ( )i DiL iH l I I 或 dLH l i S 1 面S2 面 d DLH l I 而 i = ID S2 Ri C +S1故 两 式 相 等 ！ 该 定 理 对 稳 恒 和 非 稳 恒 情 况 均 适 用 ， 并 给出 了 变 化 电 场 产 生 磁 场 的 规 律 。对 于 电 容 器 充 电 的 非 稳 恒 情 况 ， 有 : 根 据 电 场 的 柱 对 称 , 在 极 板 间 取半 径 为 r的 同 心 圆 环 为 积 分 回 路 ： rr R时 d 2LH l H r dDS j S 0 2rjD 2 DrH jB H dd2 Er tr R时 dDS j S 2Dj R 0 22 DRH jr dd22R EB r t( )i Dii I I ( )i Dii I I ddD Ej t可 见 :位 移 电 流 均 匀 分 布 在 极 板 间 的 横 截 面 上 d ( )i DiL iH l I I RD r =R处 rB Rdd2Max R EB B t *一 般 变 化 的 电 场 产 生 的 磁 场 很 小 。例 ： R = 0 .1 m, =0 , =0dd 1310 V/m sEt B max=5 .5 6 1 0 -6 T 当 时 无 法 验 证若 注则 ( r R )( r R )dd2 ErB t dd22R EB r t R 充 电 完 毕 后 ， 断 开 电 源 ， 然 后 拉 开 两 极 板 。此 过 程 中 两 极 板 间 是 否 有 jD？充 电 完 毕 后 ， 仍 接 通 电 源 ， 然 后 拉 开 两 极 板 。此 过 程 中 两 极 板 间 是 否 有 jD？ 为 什 么 ？（ 2 ） 一 空 气 平 行 板 电 容 器 ， 略 去 边 缘 效 应 。（ 1 ） 在 上 例 中 两 极 板 间 的 位 移 电 流 为 jD, 极 板 间 的 磁 场 为 02DjB r ( r R )202 DR jB r ( r R)则 该 磁 场 就 是 位 移 电 流 jD所 激 发 。这 个 说 法 对 吗 ？ 问 题 ？ d dL S DH l I St R 三 、 麦 克 斯 韦 方 程 组d 0LE l S d iSD S q d 0SB S d iL iH l I 稳 恒 情 况1 .积 分 形 式 内 E E E 感 应静 电非 稳 恒 情 况 d dL S BE l St H H H 位 移传 导 d dL S DH l j St （ ） 传 导 D D D 感 应静 电同 理 在 非 稳 恒 情 况 中 B B B 位 移传 导电 场 、 磁 场 的 通 量 也 推 广 到 一 般 d dS VD S V d 0SB S d d( )L S DH l j St d dL S BE l St 麦克斯韦方程 组d dS VD S V 任 意 电 场任 意 磁 场 d 0S B S 传 导 2 .麦 克 斯 韦 方 程 组 的 物 理 意 义 有 源 场无 源 场有 旋 场有 旋 场注：2 麦 氏 电 磁 理 论 是 物 理 学 史 上 的 一 次 重 大 突 破 HBED 、不 仅 是 空 间 函 数 而 且 是 时 间 的 函 数 ,内 容 丰 富 。* 指 出 光 波 就 是 电 磁 波 。1 麦 克 斯 韦 方 程 组 中 的 :*解 释 一 切 宏 观 的 电 磁 现 象 ；*预 言 电 磁 波 的 存 在 ； 麦 方 程 并 非 完 全 对 称 ，你 是 否 想 作 修 改 ？d d( )L S DH l j St d dL S BE l St d dS VD S V d 0S B S 传 导 d d( )L S DH l j St d dL S BE l St d dS VD S V d 0SB S 传 导注： 无 论 是 否 有 自 由 磁 荷 、 磁 流 存 在 ,麦 克 斯 韦方 程 组 不 受 影 响 ,它 是 电 磁 运 动 普 遍 规 律 的 精 髓 、电 磁 场 理 论 的 基 石 ， 并 经 受 了 实 践 的 检 验 ,已 成为 现 代 电 子 学 、 无 线 电 学 等 学 科 的 理 论 基 础 。1 9 3 1 年 狄 拉 克 预 言 ： 0m n hcg en =1 0 68.5g e3 .磁 单 极 110 2 10 (g)m dmV V mj(C)磁 单 极 是 否 存在 ? d dS VD S V dSB S d d( )L S BE l St d d( )L S DH l j St 传 导 微分形式4 .麦 克 斯 韦 方 程 组 的 微 分 形 式Gauss定 理Stokes定 理数 学 定 理 d d( )S VA S A V BE t 0B D DH j t 麦 克 斯 韦 方 程 组 积 分 形 式d d( )L S DH l j St d dL S BE l St d dS VD S V d 0S B S 传 导 d d( )L SA l A S 宏 观 的 电 磁 场 理 论 麦 克 斯 韦 方 程 组 在 任 何 惯 性 系 中 形 式 相 同即 在 洛 仑 兹 变 换 下 形 式 不 变 。f qE qv B 3 .洛 仑 兹 力 反 映 了 电 磁 场 对 电 荷 有 作 用 力 的 规 律2 .介 质 方 程 D E B H j E 1 .麦 克 斯 韦 方 程 组 反 映 了 电 荷 激 发 电 磁 场 及 电 磁 场 内 部 运 动 的 规 律对 任 何 运 动 状 态 的 带 电 粒 子 都 成 立 ！ 电 磁 场 的 物 质 性1 .电 磁 场 的 物 质 性（ 1 ） 能 量 密 度变 化 的 电 磁 场 同 时 具 有 电 场 能 和 磁 场 能1 12 2e mw w w E D B H 一 般 地 ： ),( tzyxww自 然 界 物 质 存 在 有 两 种 基 本 的 形 式 ： 实 物 和 场（ 2 ） 质 量 密 度 设 单 位 体 积 中 ,电 磁 场 质 量 为 m,由 相 对 论质 能 关 系 其 能 量 为 w =mC22wm C 21 ( )2 D E B HC 质 量 密 度则 2 .电 磁 场 物 质 性 的 特 点（ 1 ） 没 有 静 止 质 量 m0 =0（ 2 ） 电 磁 场 以 波 的 形 式 传 播 ， 以 粒 子 的 形 式 与 实 物 相 互 作 用 ；（ 3 ） 电 磁 场 可 相 互 迭 加 ， 同 时 占 具 同 一 空 间 ；（ 4 ） 电 磁 波 的 波 速 与 参 考 系 无 关 。 12wp mC D E B HC C （ 3 ） 动 量 密 度电 磁 场 中 , 单 位 体 积 的 质 量 为 2wm C其 动 量 为 动 量 密 度实 验 事 实 证 明 电 磁 场 有 ： 质 量 和 动 量 例 ： 引 力 红 移 、 光 压 等