位移电流与麦克斯韦方程组

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,位移电流与麦克斯韦方程组,前 言,一、静电场是由电量不随时间变化的静止电荷产生的;,恒定磁场是由恒定的电流产生的，两种场都不随时间变化,称为:静态场。,其特点是：电场、磁场各自独立存在。,二、时变电磁场,当电荷或电流随时间变化时，它们所产生的电场和磁场也,随时间变化。,时变电场,时变磁场,2,、麦克斯韦位移电流的假说怎样提出的,？,其物理意义是什么？,预习提纲：,、位移电流与传导电流有什么一样和不同？,、麦克斯韦方程组的积分形式是怎样的？,、麦克斯韦方程组的微分形式是怎样的？其物理意义怎样？,1、,法拉第电磁感应定律是怎样表示的，其物理意义何在,产生,感应电动势有哪几种形式?,同学们根据提纲自学20-30分钟,3,问题1：,法拉第电磁感应定律是怎样表示的，其物理,意义何在,，产生感应电动势有哪几种形式？,三、法拉第电磁感应定律由学生答复,、法拉第电磁感应定律：当穿过线圈所包围面积对磁通发生变化时，线圈中就产生感应电动势,为感应电动势，它是电导线体内的感应电场来维持的,。,如果空中同时存在由静电荷产生的保守场,则,：,4,因此，电场沿闭合路径积分为,：,引起回路中变化：,变化的磁场穿过静止的线圈,线圈在均匀磁场中连续改变位置或形状或两种情况综合,线圈静止,：,其微分式为,：,上式说明：时变场中，电场不再是无旋场，变化的磁场激发电场是感应电动 势和变压器的工作原理,（而静电场： =0）,因此，电场沿闭合路径积分为,：,5,6.2 位移电流,变化的磁场可以产生电场，变化电场能不能产生磁场呢？,麦克斯韦将安培环路定律应用于时变场时就产生了矛盾：,选择一个闭合回路,C,所包围的电容器外的开曲面,S,1,，根据安培环路定律,经过S,1,面,有:,经过S,2,面，有:,i,s,1,问题：麦克斯韦位移电流的假说怎样提出的,？,其物理意义是什么？,2个学生上台讲解,假设考虑同一路径C所包围的包含电容器极板的另一个开曲面S2,6,显然，上两式相矛盾，电容器中必然有电流存在。麦克斯韦提出位移电流假说：在电容器两极板之间存在另一种电流，其值与传导电流,i,相等。,S,1,和S,2,构成的闭合曲面:S=S,1,+S,2,，应用电流连续原理，有：,1,7,结合用高斯定律:,令位移电流密度矢量,：,单位:A/m,由(2)代入(1)有:位移电流密度为,:,8,一般情况下，空间同时存在传导电流和位移电流，,两者之和，称为全电流。,安培定律的修正形式为:,安培环路定律,的积分形式,安培定律的修正(全电流,定律),9,由斯托克斯定理:,安培环路定律的,微分形式为:,上式说明：时变场中的磁场是由传导电流和位移电流共同产生的，位移电流能产生磁效应代表了变化的电场能够产生磁场。,10,问题、位移电流与传导电流有什么一样和不同？,1、一样点：传导电流和位移电流都能产生磁场；正因,如此,麦克斯韦预言电磁波的存在，数年,后1880年赫兹用实验证实了电磁波的,存在。,2、不同点：1位移电流不能直接检测出来；,2位移电流没有热效应，而传导电流有 热效应。,由1个学生答复,其它同学补充,11,3、位移电流的微观实质：,因为,表示电场随时间的变化,位移电流密度,将上式对时间求偏导:,极化电流 :表示介质分子,的电极化强度随时间的变化,12,例 6.2.1 海水的电导率为4S/m，相对介电常数为81，求频率为1MHz时，位移电流与传导电流的比值。,解：设电场随时间作正弦变化，表示为：,那么，位移电流密度为：,13,其幅值为：,传导电流的幅值为：,故,14,三、麦克斯方程：,麦克斯韦方程是经典电磁理论的核心，积分形式为：,安培定律,法拉第定律,磁场连续性方程,高斯定理,问题4：麦克斯韦方程组的积分形式是怎样的？,由1个学生上台填写,上式为麦克斯韦方程式的非限定形式,适用于任意媒质。,15,、微分形式：,1 ),安培定律积分式,：,从斯托克斯定理：,所以,法拉第定律积分式：,从斯托克斯定理：,所以：,由2个学生推导,16,磁场连续性方程：,据散度定理,有,:, 高斯定理：,据散度定理,有,:,17,麦克斯韦方程式的物理意义,：,时变电场是有旋有散的，电力线可闭合也可不闭合；,时变磁场是有旋无散的，磁力线总是闭合的；,不闭合的电力线从正电荷到负电荷；,闭合的电力线与磁力线相交链；,闭合的磁力线要么与电力线交链，要么与电流相交链。,(,教师、学生共同总结),18,在无源区域即：无电荷，也无电流时变电场和时变磁场都是有旋无散，电力线与磁力线自行闭合，相互交链；,由于电场、磁场相互激发，转化可形成电磁波，以有限的速度向空间传播,形成电磁波。,变化的电场,变化的磁场,19,麦克斯韦方程经典电磁理论的根本定律.麦克斯韦方程如下:,微分形式 积分形式,(安培定理,),(法拉第电磁感觉定理),(磁通连续性方程,),(高斯定理,),20,谢谢各位领导和,专家们指导！,21,Thank You,世界触手可与,携手共进，齐创精品工程,22,谢谢,