《06电磁感应与电磁场》课件-new-0602麦克斯韦电磁场方程

01感生电场

02位移电流

03真空中麦克斯韦方程组6.2麦克斯韦电磁场方程01感生电场感生电动势——导体或导体回路不动__磁场变化产生的感应电动势——回路中产生感生电流——涡旋电流麦克斯韦假设——无论有无导体或者导体回路变化的磁场将在其周围空间产生具有闭合电力线的电场变化的磁场产生的电场——感生电场静电场——电场线始于正电荷__终止于负电荷感生电场——电场线无头无尾

——对电荷施加作用有电场能

——电场做功与路径有关——非静电力非保守力场——保守力场__具有电场能感生电动势——感生电场回路L不随时间变化——感生电场沿闭合路径积分等于磁通量变化率的负值

半径为R的长直螺线管中载有变化电流当磁感应强度的变化率以恒定的速率增加时计算1)管内外感生电场和同心圆形导体回路中的感生电动势2)将长度为l

的金属棒ab垂直于磁场放置于螺线管内，求棒两端的感生电动势大小及方向

螺线管内各点磁感应强度与变化率相等__方向一致环形闭合回路——积分方向为顺时针r<R1)管内外感生电场和同心圆形导体回路中的感生电动势——若则为逆时针环形导体回路中的感生电动势感生电场——逆时针——若则为逆时针r>R的空间——逆时针环形导体回路中——逆时针环形闭合回路——积分方向为逆时针——螺线管内外的感生电场一簇逆时针方向同心圆连接oa，ob，回路oab的电动势为2)长度为l的金属棒ab垂直于磁场放置于螺线管内求棒两端的感生电动势大小及方向——方向感生电场加速电子感应加速器

是利用电磁感应产生涡旋电场加速电子的装置1932年，斯莱皮恩（J.Slepian）提出利用感应电场加速带电粒子的想法1940年制成了第一台电子感应加速器电子感应加速器属于低能加速器，能量极限约为100MeV主要的应用：使高能电子轰击金属靶，通过轫致辐射产生γ射线，用于工业γ射线探伤和射线治疗癌症在电磁铁的两极间有一环形真空室，电磁铁受交变电流激发，在两极间产生一个由中心向外逐渐减弱、并具有对称分布的交变磁场，这个交变磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是一系列绕磁感应线的同心圆。用电子枪把电子沿切线方向射入环形真空室，电子将受到感生电场的作用而被加速。感应加热涡电流02位移电流稳恒电流磁场中安培环路定理——1861年麦克斯韦在研究电磁场的规律时提出位移电流假设建立了变化磁场的安培环路定理应用于非稳恒电流激发的磁场中时产生了矛盾——电源合上__电流开始增长导线回路中有变化的电流__电容器之间没有电流——以L为边界作两个曲面S1和S2

对两个曲面具有相同的回路L应用安培环路定理S1曲面S2曲面——积分结果相等S1曲面S2曲面——积分结果不相等磁场强度电位移矢量有介质各向同性电流增长过程——极板电量增加__电容器内部电场变化极板之间的电位移通量——电位移通量的变化率等于导线中电流位移电流如果曲面S不随时间变化闭合回路选取S2曲面时位移电流没有电介质时

非恒定电流下没有电介质时——传导电流——位移电流传导电流——电荷的定向运动__有热效应__激发磁场位移电流——变化的电场产生__没热效应__激发磁场全电流传导电流位移电流起源于自由电荷的定向运动不涉及电荷运动，本质上就是变化的电场通过导体时要产生焦耳热无热效应只在导体中存在可以在导体、电介质甚至真空中存在03真空中麦克斯韦方程组——麦克斯韦电磁场理论是关于电场和磁场统一运动规律的描述——电场和磁场的性质——理论基于电场和磁场的高斯定理和环路定理真空中麦克斯韦方程组的积分形式1)电场高斯定理静止电荷激发的电场——电场线有头有尾——有源场变化磁场激发的电场——无源场——电场线无头无尾两者同时存在时2)电场环路定理静电场磁场激发电场同时存在——无旋场——有旋场3)磁场高斯定理