位移电流-电磁场基本方程的积分形式 (2)

1,一位移电流全电流定理,1.位移电流的提出,安培环路定理均适用。,安培环路定理不适用！,原因：传导电流不连续或磁场不稳定。,从安培环路定理引出：,2,电流的连续性方程,电场高斯定理,3,整理，可得,上式表明，非稳恒条件下矢量是连续的。,麦克斯韦把称为位移电流密度，而把称为全电流密度，分别用jd和j表示，即,4,麦克斯韦的新观念麦氏假定：,ID,全电流=位移电流+传导电流,全电流是连续的。,对于S2：,5,非稳恒条件下成立的全电流安培环路定理：,磁场强度H沿任意闭合回路的环流等于穿过此闭合回路所围曲面的全电流.,6,2.位移电流的产生：,（1）位移电流是什么？,定义：通过电场中某截面的位移电流，等于通过该截面的电位移通量对时间的变化率。,（2）位移电流是怎样产生的？,是变化的电场产生的！,7,（3）位移电流的方向?,ID的方向与I的方向一致！,（4）位移电流和传导电流一样会激发磁场。,（5）传导电流会产生焦耳热，位移电流不会。,变化的磁场会产生电场，,变化的电场会产生磁场！,8,二麦克斯韦方程组的积分形式,1.麦克斯韦电磁理论的确立,*总结了静电场和稳恒磁场的基本实验规律,9,*为解释法拉第电磁感应定律提出了感应电场的新理论,*为解决非稳恒磁场的问题提出了位移电流的新思想,10,10,20,30,40,11,注意：,30麦克斯韦电磁理论是物理学史上的一次重大突破,20麦克斯韦方程组的微分形式（略）,不仅是空间的函数而且是时间的函数，内容丰富。,*指出光波就是电磁波。,10麦克斯韦方程组中的,*解释一切宏观的电磁现象；,*预言电磁波的存在；,12,40麦克斯韦方程,13,经典电磁理论的奠基人，气体动理论创始人之一.提出了有旋电场和位移电流的概念，建立了经典电磁理论，预言了以光速传播的电磁波的存在.在气体动理论方面，提出了气体分子按速率分布的统计规律.,麦克斯韦（18311879）英国物理学家,14,1865年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）.,(真空中),15,1888年赫兹的实验证实了他的预言，麦克斯韦理论奠定了经典电动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.,(真空中),16,1879年11月5日，麦克斯韦因病在剑桥逝世，年仅48岁。那一年正好爱因斯坦出生。,1831年法拉第发现电磁感应定律，同年，麦克斯韦出生。,科学史上这种巧合还有一次是在1642年，那一年伽利略去世，牛顿出生。,31岁时威廉汤姆生提出了关于海底电缆信号传递衰减的理论，解决了铺设长距离海底电缆的重大理论问题。麦克斯韦提出电磁理论是31岁，赫兹证实电磁波的存在也是31岁。,17,麦克斯韦VS威廉汤姆生,(18311879),出身名门,天才,扎实的数学基础,挑战电磁理论,(18241907),剑桥大学毕业,18,麦克斯韦在爱丁堡皇家学会学报发表数学论文时，未满15岁！,汤姆生8岁大学旁听生，10岁大学预科！,天才,20岁毕业考试时一个主考教授甚至对他的同事说，他们都不配改汤姆生的卷子。,中学时麦克斯韦同时获得了数学和诗歌比赛的一等奖。从“丑小鸭”变成“白天鹅”。,19,1853年，29岁的汤姆生发表了论文瞬间电流。在这篇论文里，他指出带电体的放电有两种，一种是连续放电，一种是振荡放电。,扎实的数学基础，挑战电磁理论,1842年，开拓了热与电的对比研究。,1846年，电现象与弹性现象相似。,1847年，电磁现象与流体力学现象类似。,1851年，给出磁场定义，区分H和B，并得到了B=H的关系。,汤姆生,20,有人说，他在40年里没有认真读过一本书！,“促使我能够把固体对电磁和电流有关系的状态重新做一番更特殊的考察，我就会超出现在所知道的范围，不过那是以后的事了。”,汤姆生的缺点：缺少锲而不舍的精神，也不善于吸取别人的长处。,他对法拉第虽然很敬重，却从没有系统地读过电磁学研究。对于其他人的著作，他当然就更少过目了。,走在真理的边缘！,21,读书不大讲究系统性，有时为了钻研一个问题，他可以接连几周其他什么都不管；而另一个时候，他又可能碰到什么就读什么，漫无边际。,说话和他读书一样，常常是天马行空，前言不搭后语，一个题目还没有讲完，他跳到另一个题目上去了。他的思路过于敏捷，让人难以捉摸。,麦克斯韦,22,从这以后，麦克斯韦成了霍普金斯的研究生。在导师的指导下，克服了杂乱无章的学习方法。,著名数学家霍普金斯到图书馆借书，他要的一本数学专著恰被人先借去了。数学家找到麦克斯韦，看见年轻人正埋头作摘抄，笔记上涂得乱七八糟，毫无秩序。,霍普金斯对这个青年发生了兴趣：“小伙子，如果没有秩序，你永远成不了优秀的数学物理学家！”,23,“这是一篇出色的论文。但是，你不应该停留在用数学来解释我的观点，你应该突破它！”,法拉第的话像一盏明灯，照亮了青年物理学家麦克斯韦前进的道路。,24岁的麦克斯韦麦表论法拉第的力线，这是他第一篇关于电磁学的论文。论文用数学工具表达法拉第的学说。,向汤姆生请教研究电学的方法。,24,电磁理论问世以后，在相当长的时间里没有得到承认。,麦克斯韦本人没有能够证实自己的理论。,