《大学物理》6.5麦克斯韦方程组

,上页,下页,1.,问题的提出,对稳恒电流,对,S,1,面,对,S,2,面,矛盾,稳恒磁场的安培环路定理已不适用于非稳恒电流的电路,2.,位移电流假设,非稳恒电路中，在传导电流中断处必发生电荷分布的变化,极板上电荷的时间变化率等于传导电流,一、位移电流,6.5,麦克斯韦方程组,极板上电荷的变化必引起电场的变化,电位移通量,电位移通量的变化率等于传导电流强度,位移电流,(,电场变化等效为一种电流,),一般情况位移电流,(,以平行板电容器为例,),位移电流密度,位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流,麦克斯韦提出全电流的概念,(,全电流安培环路定理,),电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路,麦克斯韦将安培环路定理推广,若,传导电流为零,3.,位移电流、传导电流的比较,(1),位移电流具有磁效应,与传导电流相同,(2),位移电流与传导电流不同之处,产生机理不同,存在条件不同,位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中,(3),位移电流不产生焦耳热，传导电流产生焦耳热,例,1,设,平行板电容器极板为圆板，半径为,R,，两极板间距为,d,用缓变电流,I,C,对电容器充电,解,任一,时刻极板间的电场,极板间任一点的位移电流密度,由全电流安培环路定理,求,P,1,P,2,点处的磁感应强度,P,1,：,P,2,：,二、麦克斯韦方程组,Maxwell,的新思想：,1,、,涡旋电场,变化的磁场产生电场,2,、,位移电流,变化的电场产生磁场,前人的经验,：,静电场,稳恒磁场,静电场,涡旋电场,稳恒磁场,涡旋磁场,小结：,静电场是有源、有势场。,传导电流、位移电流产生的磁场都是无源、非势场。,涡旋电场是无源、非势场。,表明：,表明：,1.,电场的高斯定理,2.,磁场的高斯定理,表明：,普遍情形下电磁场的规律,麦克斯韦方程组,表明：,静电场是有源场、感应电场是涡旋场,传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场,3.,电场的环路定理,4.,全电流安培环路定理,静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场,传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场,表明：,表明：,小结：,1.,电场的高斯定理,2.,磁场的高斯定理,静电场是有源场、感应电场是涡旋场,传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场,3.,电场的环路定理,4.,全电流安培环路定理,静电场是保守场,变化磁场可以激发涡旋电场,传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场,麦克斯韦,是,19,世纪伟大的英国物理学家、数学家。,经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。,麦克斯韦,1831,年,6,月,13,日出生于爱丁堡。,16,岁时进入爱丁堡大学，三年后转入剑桥大学学习数学，,1854,年毕业并留校任教，两年后到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授，,1860,年到伦敦国王学院任教，,1871,年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室，并任第一任主任。,1879,年,11,月,5,日在剑桥逝世。,麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想，并于,1864,年发表了著名的,电磁场动力学理论,的论文，将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组，预言了电磁波的存在，并确认光也是一种电磁波，从而创立了经典电动力学。麦克斯韦还在气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。,麦克斯韦,James Clerk Maxwell,（,1831-1879),