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文档简介

1、12.5 磁场的能量,一、 自感磁能:,同理自感为 L的线圈,通有电流 I所储存的磁能应该等于这电流消失时自感电动势所做的功.,考虑线圈，当它通有电流时，在其周围建立了磁场，所储存的磁能等于建立磁场过程中，电源反抗自感电动势所做的功。,自感磁能,以磁场均匀的螺线管为特例给出磁场能量密度,磁场能量密度,任意体积V中的磁能：,有磁场的地方就有能量,计算自感可归纳为三种方法:,1.静态法:,2.动态法:,3.能量法:,例 如图.求同轴传输线单位长度之磁能及自感系数.,可得单位长度同轴电缆的自感系数为,12.5 麦克斯韦电磁理论简介,1820年奥斯特,电,磁,1831年法拉第,磁,电,产生,产生,麦克

2、斯韦两个假设,感生电场,位移电流,麦克斯韦的两个假设：,麦克斯韦方程组,位移电流与涡旋电场两个假说具有十分重要的意义，不仅为建立统一的电磁场理论奠定了基础，而且预言了电磁波的存在。,一 位移电流,结论： 在非稳恒电流的磁场中， 的环流与闭合回路 L 为边界的曲面有关。,结论： 在非稳恒电流的磁场中， 的环流与闭合回路 L 为边界的曲面有关。,麦克斯韦假设：,变化的电场从产生磁场的角度可以看作是一种电流。称之为位移电流。因此在电容器两极板之间可以认为存在着电流和电流密度。,电场中某点的位移电流密度矢量等于该点电位移矢量对时间的变化率。而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

3、变化率。,全电流定律,推广：在非稳恒情况下,全电流在空间永远是连续的。,问题解决,在普遍的情况下，通过空间某截面的全电流是通过这一截面的传导电流 （及运流电流）和位移电流 的代数和。即,二 麦克斯韦方程组,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,可以将电磁场的基本规律写成麦克斯韦方程组(积分形式):,静电场是有场源；,磁场是无源场，磁感应线闭合,不但电荷能激发电场， 变化的磁场也能激发电场；,不但传导电流能激发磁场， 变化的电场也能激发磁场。,Maxwell 方程组,介质性质的方程,全面总结了电磁场的规律,在各向同性介质内,上两式合之告知我们：变化的电场、磁场相互激发，可脱离场源而独立存在，Maxwell由此预言了电磁波存在，1888年Hentz验证了此预言。Maxwell方程组是解决宏观电磁现象的有力工具。,麦克斯韦方程式的适用范围,适用于宏观高速领域：与狭义相对论相容,研究高速运动电荷所产生的电磁场及一般的辐射问题。,不适用于微观领域： 处理高能基本粒子使用量子电动力学。,麦克斯韦电磁场理论是物理学上一次重大的突破,预言了电磁波的存在。,爱因斯坦在一次纪念麦克斯韦的诞辰时所说的: “这是自牛顿以来物理学上经历的最深刻和最有成果的一项真正观念上的变革”。,称麦克斯韦是电磁学上的牛顿.,电磁感应,感应电动势,动生电动势,

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