变化的电场产生磁场!.ppt

§1.3 麦克斯韦方程组 Maxwell’s equations 电磁感应定律 位移电流 麦克斯韦方程组 洛仑兹力 电磁场 变化 磁场 激发 电场 (法拉第电磁感应定律) 变化 电场 激发 磁场 (麦克斯韦位移电流假设) 如果闭合线圈是一固定的面，且有 又由于感应电场的存在，则 1、法拉第电磁感应定律（Faraday’s law) (右手螺旋) 电动势: 由于S 曲面是任意的，要使上式成立，要求 有旋性 变化的磁场产生电场 当 时 2、位移电流（Displacement current) 变化的电场产生磁场? 稳恒电流 交变电流 所以，非恒稳情况下 电流激发磁场 根据电荷守恒定律，则要求 如果承认电荷守恒定律是普遍成立的, 那么 必须作修改。 假设： 位移电流 ？ 位移电流 位移电流的引入从另一个侧面深刻揭示了电场和磁场之间的联系：不仅变化的磁场激发电场，变化着的电场激发磁场， 两者都以涡旋形式激发。 变化的电场产生磁场! 3、麦克斯韦方程组（Maxwell’s equations） 1864年麦克斯（Maxwell）将电磁规律总结为麦克斯韦方程组，理论上预言了电磁波的存在, 20年后, 1888年赫兹用实验的方法验证了电磁波的存在。 无源情况下 电场、磁场是统一的，即电磁场 电荷、电流是电磁场之源，来源“实体”物质 电磁场可以独立于电荷、电流，具有“物质性” 真空中的 Maxwell 方程是线性方程，满足叠加原理 电磁波 一个点电荷 q 在电场 中所受的力(Coulomb’s force)为 如果这个点电荷是运动的，并且空间还有磁场存在，则该电荷既受到电场力的作用，还要受到磁场力的作用（即Ampere’s force) 4、洛仑兹力（Lorentz force) 由于变化的电场激发磁场，变化的磁场激发电场，所以在非稳恒条件下，电场和磁场总是同时存在的，而且不可分割。因而对一个电荷 q 以速度 运动时，总是同时受到电场和磁场的作用力，即 这就是 Lorentz 力，它也是电磁现象的基本规律之一。 如果把它写成 力密度 的形式，则有 带电粒子运动 电磁场 对带电粒子作用 Lorentz Newton 运动规律 Maxwell 感应电场 位移电流 -------全电流安培环路定理 Review 描述包含粒子、电磁场体系的完整、自洽的动力学方程 Maxwell方程组 Lorentz力 Newton方程 ＋ ＋ 作 业 Chapter 1 课本P34：第5、6题 例 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 IC, 对电容器充电. 思考： 点的 求 极板间任一点的位移电流密度 P1 ,P2 点处的磁感应强度 位移电流与传导电流特性的比较 1.位移电流与传导电流不同之处 都能产生磁场—— 服从右螺旋关系 2. 位移电流与传导电流不同之处 (1) 产生机理不同 (2) 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）位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热 * 1831 法拉第实验 * 1831年 欧姆定律 电动势引起电流 利用Stokes定理，微分形式为 * 稳恒情况加入推导 板书 * 增加图示 参考大物 * 涡旋场激发的磁场也是无源的 * 到电磁场麦克斯韦方程的建立，电力、磁力这两个不同的力被统一了，这是一次完美的力的统一。电场、磁场变成了电磁场，电力、磁力变成了电磁力。 麦克斯韦方程是描述电磁场运动方程。电流、电荷作为电磁场之外的外加源项出现。电流、电荷本身的运动不在麦克斯韦方程中。 电荷、电流来源于“”实体“物质的本质和运动，麦克斯韦方程给出了物质产生电磁场的一面。 即使没有电荷、电流，麦克斯韦方程也具有非零解，这就是电磁波。因此电磁场具有客观存在的“物质性”。 值得指出的是，真空中麦克斯韦方程是线性方程，满足叠加原理。真空中两个不同频率的电磁波相交，不会相互影响（在经典情况下，不管电磁场如何强，均是如此。当然电磁波强到量子效应起作用的时候，不在此情况中）。 经典情况下电磁场的非线性效应必须来源于介质。 * 作为课堂练习 * * 1831 法拉第实验 * 1831年 欧姆定律 电动势引起电流 利用Stokes定理，微分形式为 * 稳恒情况加入推导 板书 * 增加图示 参考大物 * 涡旋场激发的磁场也是无源的 * 到电磁场麦克斯韦方程的建立，电力、磁力这两个不同的力被统一了，这是一次完美的力的统一。电场、磁场变成了电磁场，电力、磁力变成了电磁力。 麦克斯韦方程是描述电磁场运动方程。电流、电荷作为电磁场之外的外加源项出现。电流、电荷本身的运动不在麦克斯韦