1.2磁场和它的源位移电流ppt课件

1、17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版一一 位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理1问题的提出问题的提出SCSJIlBdd0017-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版1s2sCIER稳恒电流的电流线是闭合线，电荷的运动并稳恒电流的电流线是闭合线，电荷的运动并不改变其分布。对闭合面，面内总电量不随不改变其分布。对闭合面，面内总电量不随时间变化，故时间变化，故0SSdJ21SS 、C对同一闭合曲线对同一闭合曲线 作曲面作曲面通过的电流是相同的，安培定律都成立。通过的电流是相同的，安培定律都成立。17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理

2、学第五版第五版非稳定情况下，安培环路定律是否成立？非稳定情况下，安培环路定律是否成立？ +-I在电路中有电容器充电在电路中有电容器充电和放电时的电路，不论和放电时的电路，不论充电或放电，在同一时充电或放电，在同一时刻通过电路中导体上任刻通过电路中导体上任何截面的电流都相等。何截面的电流都相等。但是这种在金属导体中的传导电流不能但是这种在金属导体中的传导电流不能在电容器的两极板之间的真空或电介质在电容器的两极板之间的真空或电介质中流动，因而对整个电路说来，传导电中流动，因而对整个电路说来，传导电流是不连续的流是不连续的17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版+-IL1S2S在

3、传导电流不连续的情况在传导电流不连续的情况中，将安培环路定理应用中，将安培环路定理应用同一个闭合回路同一个闭合回路C为边线为边线的不同曲面时，对的不同曲面时，对S1面面就得到就得到IrdBC0如果取如果取S2(穿过电容器的两极板之间穿过电容器的两极板之间)面则得到面则得到0CrdB17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版tStStqIddd)(dddctJddcDttDdddd+-ItDddDcjIABcjtDJddc由上式看出，由上式看出， 和和 相等，单位相同相等，单位相同cJtDdd 麦克斯韦假设麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流电场中某一点位移电流密度等于该点电位移

4、矢量对时间的变化率密度等于该点电位移矢量对时间的变化率.17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版 位移电流位移电流 tstDsJISSddddDddtDJd 位移电流密度位移电流密度 通过电场中某一截面的位移电流等于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通过该截面电位移通量对时间的变化率.+-dIcI17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版全电流在任何情况下都是连续的全电流在任何情况下都是连续的+-dIcI 全电流：传导电流与位移全电流：传导电流与位移电流合在一起电流合在一起dcsIII17-8 17-8 位移电流位移电流物理

5、学物理学第五版第五版IIC EDj1S2SABERII EDjABR在传导电流中断或部分中在传导电流中断或部分中断的地方，由位移电流进断的地方，由位移电流进行接续。全电流是连续的。行接续。全电流是连续的。极板上电量的变化联结了极板上电量的变化联结了导线中的电流，而极板间导线中的电流，而极板间变化的电场又联结了极板变化的电场又联结了极板上电荷量的变化，电路中上电荷量的变化，电路中的电流借助于电容器内的的电流借助于电容器内的电场变化仍可视为连续的。电场变化仍可视为连续的。17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版非稳恒电流磁场的安培环路定理非稳恒电流磁场的安培环路定理SScdcC

6、SdtDSdJIIrdB000)(传导电流和位移电流在激发磁场方面等效传导电流和位移电流在激发磁场方面等效可见，磁场的环流不仅与环路内的传导电可见，磁场的环流不仅与环路内的传导电流有关，同时也与环路曲面的电位移通量流有关，同时也与环路曲面的电位移通量有关。在随时间变化的磁场中，不仅传导有关。在随时间变化的磁场中，不仅传导电流是磁场涡旋的中心，而且存在电场变电流是磁场涡旋的中心，而且存在电场变化的地方也是磁场涡旋的中心。化的地方也是磁场涡旋的中心。17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版 电流电流 变化电场变化电场涡旋磁场涡旋磁场变化的电场激发磁场变化的电场激发磁场17-8

7、17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版传导电流与位移电流的不同：传导电流与位移电流的不同： 1传导电流和自由电荷的运动相当，位移传导电流和自由电荷的运动相当，位移电流在真空中则与电场的变化相当，根本电流在真空中则与电场的变化相当，根本没有电荷在运动。没有电荷在运动。 2介质中的位移电流不产生焦耳热。介质中的位移电流不产生焦耳热。 3传导电流仅能在导体中存在，位移电传导电流仅能在导体中存在，位移电流可在导体、电介质以及真空中存在。流可在导体、电介质以及真空中存在。 17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版RcIPQQcI* 例例1 有一圆形平行平板电容器，有一圆形

8、平行平板电容器， 现对其充电，使电路上的传导现对其充电，使电路上的传导电流电流 ，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； （2两极板间离开轴线的距离为两极板间离开轴线的距离为 的点的点 处处的磁感强度的磁感强度 . cm0 . 3RA5 . 2ddctQIcm0 . 2rP17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版tQRrtIdddd22DdQRrD22D)(2rDD 解解 如图作一半径为如图作一半径为 平行于极板的圆形回路，平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为通过此圆面积的电位移通量为rRcIPQQcI*r17-8 17

9、-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版d0dc0)(dIIIrBltQRrrBdd) 2(220tQRrBdd 220T1011. 15BA1 . 1dI代入数据计算得代入数据计算得RcIPQQcI*r17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版例例2 研究圆板形平行板电容器在充电或放电研究圆板形平行板电容器在充电或放电过程中，磁场与传导电流、位移电流的关系过程中，磁场与传导电流、位移电流的关系忽略边缘效应）。忽略边缘效应）。解：设在充电过程中，某一时刻极板上解：设在充电过程中，某一时刻极板上的电量为的电量为q0，其面密度，其面密度200aqneaqE020nCndeI

10、aedtdqatEJ202011cddIJaI2dJCICI17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版区域区域1：只存在位移电流：只存在位移电流dJrCdCIrBrdB02)(arraIraIrJrBccd20202012221区区域域1区域区域2区域区域4区域区域2区域区域31B1B2B2B3B3B4B4B17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版区域区域2：无传导电流无传导电流CdJ)(arIrIrBcd0022121区域区域3、4：只存在传导电流只存在传导电流cJCCIrBB04321区区域域1区域区域2区域区域4区域区域2区域区域31B1B2B2B3

11、B3B4B4B17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版应该指出，虽然在上述计算中只用了极应该指出，虽然在上述计算中只用了极板间的位移电流，然而它是导线中传导板间的位移电流，然而它是导线中传导电流的延续。板外导线中的传导电流和电流的延续。板外导线中的传导电流和极板间的位移电流所构成的连续的全电极板间的位移电流所构成的连续的全电流，相当于一个长直导线激发一轴对称流，相当于一个长直导线激发一轴对称分布的磁场，故所得分布的磁场，故所得B 的实际上就是这的实际上就是这样的全电流激发的总磁场，并不是单由样的全电流激发的总磁场，并不是单由极板之间的位移电流所激发的极板之间的位移电流所激发

12、的17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习1.1.一平行板电容器的两极板都是半径为一平行板电容器的两极板都是半径为r r的圆形导体片的圆形导体片. .在充电时在充电时, ,板间电场强度的变板间电场强度的变化率为化率为 ， 略去边缘效应略去边缘效应, ,两板间的位移两板间的位移电流为电流为 tEddtErdd20tEdd0tErdd20tErdd402A.B.D.C.17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习2.2.下列那种情况位移电流为零下列那种情况位移电流为零(A) (A) 电流不随时间变化电流不随时间变化;B) ;B) 电场随时间变化电

13、场随时间变化; ;(C) (C) 交流电路交流电路; (D) ; (D) 在接通直流电路的瞬时在接通直流电路的瞬时. . 练习练习3.3.一对巨大的圆形极板电容器一对巨大的圆形极板电容器, ,电容为电容为C,C,加上交流电压加上交流电压U=Umsint,U=Umsint,则极板间位移电则极板间位移电流流Id= . Id= . 17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习4.4.平行板电容器平行板电容器, ,从从q =0q =0开始充电开始充电. .试在试在图中画出充电过程中图中画出充电过程中, ,极板间某点极板间某点P P处电场强处电场强度的方向和磁感应强度的方向度的方

14、向和磁感应强度的方向17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习5.5.如图如图, ,平行板电容器忽略边缘效平行板电容器忽略边缘效应）应）. .充电时充电时, ,沿回路沿回路L1L1、L2L2磁场强度磁场强度B B的的环流中环流中, ,必有必有 21ddLLlBlBA.B.C.D.21ddLLlBlB0d1LlB21ddLLlBlB17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习1.1.一平行板电容器的两极板都是半径为一平行板电容器的两极板都是半径为r r的圆形导体片的圆形导体片. .在充电时在充电时, ,板间电场强度的变板间电场强度的变化率为化率为

15、 ， 略去边缘效应略去边缘效应, ,两板间的位移两板间的位移电流为电流为 tEddtErdd20tEdd0tErdd20tErdd402A.B.D.C. AdtdErdtEdSdtDSddtdIDd200)()(17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习2.2.下列那种情况位移电流为零下列那种情况位移电流为零(A) (A) 电流不随时间变化电流不随时间变化;B) ;B) 电场随时间变化电场随时间变化; ;(C) (C) 交流电路交流电路; (D) ; (D) 在接通直流电路的瞬时在接通直流电路的瞬时. . A 练习练习3.3.一对巨大的圆形极板电容器一对巨大的圆形极板电容器, ,电容为电容为C,C,加上交流电压加上交流电压U=Umsint,U=Umsint,则极板间位移电则极板间位移电流流Id= . Id= . tCUmcosdtdUCdtdqICUqUqC,17-8 17-8 位移电流位移电流物理学物理学第五版第五版练习练习4.4.平行板电容器平行板电容器, ,从从q =0q =0开始充电开始充电. .试在试在图中画出充电过程中图中画出充电过程中, ,极板间某点极板间某点P P处电场强处电场