大学物理,电磁感应12_6位移电流 电磁场基本方程的积分形式

1、第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式 麦克斯韦麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家。经典电磁理英国物理学家。经典电磁理论的奠基人，气体动理论创论的奠基人，气体动理论创始人之一。他提出了有旋场始人之一。他提出了有旋场和位移电流的概念，建立了和位移电流的概念，建立了经典电磁理论，并预言了以经典

2、电磁理论，并预言了以光速传播的电磁波的存在。光速传播的电磁波的存在。在气体动理论方面，他还提在气体动理论方面，他还提出了气体分子按速率分布的出了气体分子按速率分布的统计规律。统计规律。第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础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，他的主要贡献是上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了提出了“有旋电场有旋电场”和和“位移电流位移电流”两个假设，两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的从而预言了电磁

3、波的存在，并计算出电磁波的速度（即速度（即光速光速）。）。 1888 年赫兹的实验证实了他的预言，麦克斯年赫兹的实验证实了他的预言，麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景。和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景。001c ( 真空真空中中 )第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式一、位移电流一、位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理IsjlHSL1dd+-I（以（以 L 为边做任意曲面为边做任意曲面 S ）I

4、lHldssj d稳恒磁场中，安培环路定理稳恒磁场中，安培环路定理0dd2SLsjlH1S2SL第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式tStStqIddd)(dddctjddcDttDddddttDSIddddc 麦克斯韦假设麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率。于该点电位移矢量对时间的变化率。tDjd 位移电流密度位移电流密度 SD +-ItDddDcjcjIAB第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移

5、电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式 位移电流位移电流 tstDsjISSddddddtDjd 位移电流密度位移电流密度 通过电场中某一截面的通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率。位移通量对时间的变化率。+-dIcI 全电流全电流dcsIII第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式tIIlHLdddcs1）全电流是连续的；）全电流是连续的；2）位移电流和传导电流一样激发磁场；）位移电流和传导电流一样激发磁场；3）传导电流产生焦耳热，

6、位移电流不产生焦耳热。）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热。+-dIcIscd)(dstDjlHL 全电流全电流dcsIII第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式 例例1 有一圆形平行平板电容器有一圆形平行平板电容器, .现对现对其充电其充电,使电路上的传导电流使电路上的传导电流 ,若略去边缘效应若略去边缘效应, 求求（1）两极板间的位移电流）两极板间的位移电流;（2）两）两极板间离开轴线的距离为极板间离开轴线的距离为 的点的点 处的磁处的磁感强度感强度 . cm0 . 3RA5.2ddctQI

7、cm0 . 2rPRcIPQQcI*r 解解 如图作一半径如图作一半径 为为 平行于极板的圆形平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的回路，通过此圆面积的电位移通量为电位移通量为r) (2rD QRr22tQRrtIdddd22dD第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式ddcdIIIlHltQRrrHdd) 2(22tQRrtIdddd22dtQRrBdd 220tQRrHdd 22计算得计算得T1011. 15BA1 . 1dI代入数据计算得代入数据计算得RcIPQQcIr*第十三章第十三章 电磁感应电

8、磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式二、电磁场二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程的积分形式麦克斯韦电磁场方程的积分形式0d SsB 磁场高斯定理磁场高斯定理IlHldSsjd 安培环路定理安培环路定理 静电场环流定理静电场环流定理0d llE 静电场高斯定理静电场高斯定理qVsDVSdd第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式0d SsBSlstDjlHd)(dcSlstBlEddqVsDVSdd方程的积分形式方程的积分形式麦克斯韦电磁场麦

9、克斯韦电磁场1）有旋电场）有旋电场tDjdddkE麦克斯韦假设麦克斯韦假设2）位移电流）位移电流第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式 麦克斯韦认为，静电场的高斯定理和磁场的高斯麦克斯韦认为，静电场的高斯定理和磁场的高斯定理也适用于一般电磁场。所以，可以将电磁场的基定理也适用于一般电磁场。所以，可以将电磁场的基本规律写成本规律写成麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组（积分形式）（积分形式）: SLSdtDjl dH VSdVSdD 0 SSdB SLSdtBldE麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组第十三章第十三章

10、电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式麦克斯韦方程组物理意义：麦克斯韦方程组物理意义：1）通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。的自由电荷的代数和。2）电场强度沿任意闭曲线的线积分等于以该曲线为电场强度沿任意闭曲线的线积分等于以该曲线为边界的任意曲面的磁通量对时间变化量的负值。边界的任意曲面的磁通量对时间变化量的负值。3）通过任意闭合面的磁通量恒等于零。通过任意闭合面的磁通量恒等于零。4）稳恒磁场沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该稳恒磁场沿任意闭合曲线的

11、线积分等于穿过以该曲线为边界的曲面的全电流。曲线为边界的曲面的全电流。第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式根据麦克斯韦理论，在自由空间内的电场和磁场根据麦克斯韦理论，在自由空间内的电场和磁场满足：满足： 这样电场和磁场可以相互激发，并以波的形这样电场和磁场可以相互激发，并以波的形式由近及远，以有限的速度在空间传播开去，就式由近及远，以有限的速度在空间传播开去，就形成了形成了电磁波电磁波。电磁波电磁波: SdtDldHSdtBldE第十三章第十三章 电磁感应电磁场电磁感应电磁场12-6 12-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式赫兹赫兹-德国物理学家德国物理学家 赫兹对人类伟大的贡献赫兹对人类伟大的贡献是用实验是用实验证实了电磁波的存证实了电磁波的存在，发现了光电效应在，发现了光电效应。1888年，成了近代科学年，成了近代科学史上的一座里程碑。开创了史上的一座里程碑。开创了无线电