电磁感应电磁场理论.ppt

第九章电磁感应、电磁场理论§9-1电磁感应定律§9-2动生电动势§9-3感生电动势感生电场§9-4自感应和互感应§9-5磁场的能量§9-6位移电流电磁场理论*§9-7电磁场的统一性和电磁场量的相对性第64页,共75页，星期六，2024年，5月§9-6位移电流电磁场理论一、位移电流1.问题的提出稳恒电流：对S1面：对S2面：矛盾稳恒磁场的安培环路定理在非稳恒电流的电路中不适用！充电放电电容器充、放电过程：第65页,共75页，星期六，2024年，5月2.位移电流设平行板电容器极板面积为S，极板上电荷面密度σ。充、放电过程的任一瞬间导线中电流等于极板上的，又等于极板间的则充电放电第66页,共75页，星期六，2024年，5月——麦克斯韦认为，可以把电位移通量对时间的变化率看作一种电流，称为位移电流。电场中某一点位移电流密度矢量等于该点电位移矢量对时间的变化率；通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率。位移电流密度为第67页,共75页，星期六，2024年，5月注意：位移电流与传导电流的关系(3)位移电流与传导电流在产生磁效应上是等效的。(1)产生的原因不同：传导电流是由自由电荷运动引起的，而位移电流本质上是变化的电场。(2)通过导体时的效果不同：传导电流通过导体时产生焦耳热，而位移电流引起介质发热的并非焦耳热。3.位移电流的磁效应第68页,共75页，星期六，2024年，5月4.非稳恒电流的安培环路定理在磁场中H沿任一闭合回路的线积分，在数值上等于穿过以该闭合回路为边线的任意曲面的全电流。——位移电流的引入，揭示了电场和磁场内在的联系和依存关系，反映了自然现象的对称性。电磁感应定律说明变化的磁场产生涡旋电场，位移电流的论点说明变化的电场产生涡旋磁场，这两种变化的场永远互相联系着，形成统一的电磁场。第69页,共75页，星期六，2024年，5月例9-13半径为R=0.1m的两块圆板构成平行板电容器，由圆板中心处引入两根长直导线给电容器匀速充电，使电容器两板间电场的变化率为dE/dt=1013V/(m·s)。求电容器两板间的位移电流，并计算电容器内离两板中心连线处r(rR)的磁感应强度Br和R处的BR。解：电容器两极板间的位移电流为电容器两极板间的rR处各点磁感应强度为Br，应用安培环路定理第70页,共75页，星期六，2024年，5月当故第71页,共75页，星期六，2024年，5月1.麦克斯韦方程组的积分形式二、麦克斯韦方程组(1)电场的性质(2)磁场的性质(3)变化电场和磁场的联系(4)变化磁场和电场的联系第72页,共75页，星期六，2024年，5月哈密顿算子：2.麦克斯韦方程组的微分形式散度旋度第73页,共75页，星期六，2024年，5月麦克斯韦方程组积分形式描述的是在某区域内以积分形式联系各点的电磁场量（D、E、B、H）和电流、电荷之间的依存关系；麦克斯韦方程组微分形式给出了电磁场中逐点的上述各量之间的相互依存关系。电磁场量和表征介质电磁特性的量之间的关系：第74页,共75页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第75页,共75页，星期六，2024年，5月（4）自然界中存在着两种以不同方式激发的电场，静止电荷所激发的静电场是保守力场（无旋场）；变化磁场所激发的感生电场是非保守力场（有旋场）。注意：（3）线的绕行方向与所围的的方向构成右手螺旋关系。（2）当变化的磁场中存在闭合的导体回路时，感生电场作用于导体中自由电荷，从而引起导体中的感生电动势和感生电流。（1）场的存在与空间中有无导体回路无关。第32页,共75页，星期六，2024年，5月感生电场与静电场的比较静电场感生电场场源环流正负电荷变化的磁场电势势场非势场不闭合闭合通量场线第33页,共75页，星期六，2024年，5月例题9-5在半径为的无限长螺线管内部的磁场随时间作线性变化（）时，求管内外的感生电场。解：由场的对称性，变化磁场所激发的感生电场的电场线在管内外都是与螺线管同轴的同心圆。任取一电场线作为闭合回路。第34页,共75页，星期六，2024年，5月（1）当时指向与圆周内的成右旋关系，即逆时针（2）当时第35页,共75页，星期六