[文学]大学物理上册变化中的磁场和电场4.ppt

五.各部分复习要点 1.以守恒量 为中心： 动量定理，角动量定理，动能定理 动量、角动量、机械能守恒条件， 应用守恒定律解题（对综合题划分阶段求解）。 经典力学（3－6章） 注意在中学基础上的加深和扩展， 例如： 运动学的两类基本问题 变力作用下物体的运动规律， 变力的冲量、 变力的功的计算， 保守力及其与相关势能的关系， 角动量、力矩、转动惯量、转动动能 刚体定轴转动问题 …… 时间平移对称性 空间旋转对称性 空间平移对称性 动量守恒定律 角动量守恒定律 能量守恒定律 练习：将守恒定律与其相关的时空对称性连接起来。 守恒定律与时空对称性的联系（第7章） * ? 本章共3.5讲 第三篇 相互作用和场 第十一章 变化中的磁场和电场 第十一章第四讲 § 11.3 位移电流 麦克斯韦提出又一重要假设：位移电流 随时间变化的磁场 感生电场（涡旋电场） 随时间变化的电场 磁场 对称性 一.问题的提出 稳恒磁场的安培环路定理： 穿过以L为边界的任意曲面的传导电流 非稳恒情况如何？ 非稳恒情况举例：电容器充放电 取回路 ，作以 为边界的曲面 导线穿过 导线不穿过 说明将安培环路定理推广到一般情况时需要进行补充和修正. 对 矛盾！ 对 出现矛盾的原因：非稳恒情况下传导电流不连续 （ 流入 ，不流出 ） 传导电流不连续的后果： 电荷在极板上堆积。 电荷密度随时间变化 （充电 ，放电 ） 极板间出现变化电场 . 解决问题思路：寻找极板上传导电流与极板间变化电场之间的关系 . 大小： 传导电流 板间电场 结论 与 同向 与 同向 充电 放电 与 反向 与 同向 板间电场的电位移矢量 对时间的变化率 等于极板上的传导电流密度 . 穿过极板的电位移通量 对时间的变化率 等于极板上的传导电流 . 传导电流 在极板上中断 ，可由 接替 ； 可由 接替 . 传导电流密度 在极板上中断 ， 解决了非稳恒情况电流的连续性问题 将 视为一种电流， 为其电流密度 . 问题的解决办法： 充电 放电 二. 位移电流 1. 就电流的磁效应而言，变化的电场与电流等效. 称为位移电流 真空中： 揭示变化电场与电流的等效关系 2. 物理意义 空间电场变化 电介质分子中 电荷微观运动 3. 比较 载流子宏观 定向运动 变化电场和极化 电荷的微观运动 只在导体中存在 并产生焦耳热 无焦耳热， 在导体、电介质、真空 中均存在 都能激发磁场 P334 问题：比较导体、介质中 数量级 起源 特点 共同点 传导电流 位移电流 三. 安培环路定理的推广 对 对 不矛盾！ 2. 推广的安培环路定理 1. 全电流 对任何电路，全电流总是连续的 练习： P344 11-19 已知：对平行板电容器充电 求： 解： 练习： 设平行板电容器内交变电场强度： 求：1）电容器内位移电流密度的大小； 2）电容器内到两板中心连线距离0.01米处磁场 强度的峰值（不计传导电流的磁场）。 解：1） 2）作如图r＝0.01m的环路， 由安培环路定理： § 11.4 麦克斯韦方程组的积分形式 麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论，将电、磁、光、统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。 一.麦克斯韦方程组的积分形式 高斯定理 环路定理 磁场 电场 静电场 感生 电场 一般 电场 麦克斯韦方程组 积分形式 微分形式 二. 意义 1. 是对电磁场宏观实验规律的全面总结和概括， 是经典物理三大支柱之一 . 未发现磁单极 法拉第电磁 感应定律 安培定律 位移电流假设 库仑定律 感生电场假设 电场性质 变化磁场 产生电场 变化电场 产生磁场 磁场性质 方 程 实 验 基 础 意 义 方程中各量关系： 定义： 2. 揭示了电磁场的统一性和相对性 电磁场是统一的整体 电荷与观察者相对运动状态不同时，电磁场 可以表现为不同形态 . 空间 带电体 对相对其静止的观察者 — 静电场 对相对其运动的观察者 电场 磁场 3. 预言了电磁波的存在 由自由空间（ ）麦克斯韦方程组微分形式出发，可以推导出（详见教材P428） 波动方程 变化电场 变化磁场 变化电场 磁场 变化磁场 电场 可脱离电荷、电流在空间传播