大学物理第八章.pptVIP

* 二、磁场能量：定域在场中 以通电长直螺线管为例： 代入， 磁场占据的空间体积 推广到一般情况： 设长直螺线管通电流为I，管内充满磁导率为 的均匀磁介质，单位长度的线圈匝数为n，长直螺线管内磁场均匀。 1. 磁能密度：磁场单位体积内的能量 2. 磁场能量 虽然从特例中导出，但适用于各类磁场。 * §8-7 位移电流和全电流定律 麦克斯韦提出：（1）涡旋电场（2）位移电流两大基本假设。下面我们将讨论“位移电流”的假设，即变化的电场产生磁场的理论。 一、位移电流 由电介质中的高斯定理： 根据电流强度的定义得： 电通量的时间 变化率 看作为一种电流 变化的电场从产生磁场的角度可以看作一种电流。 麦克斯韦把这种电流称为位移电流： 令 ——位移电流密度 讨论： 1、位移电流假设的实质： 变化的电场可以激发磁场。 2、位移电流在产生磁场这一点上 和传导电流完全相同。 二、全电流定律 1. 全电流 = 传导电流(I0)+位移电流(Id) 2.全电流定律（推广的安培环路定理） 3. 位移电流与传导电流的联系与区别 相同点：激发磁场方面是等效的 不同点： （1）激发原因不同： 位移电流：变化电场 传导电流：电荷运动 （2）位移电流在真空中无焦耳热，在 介质中有热效应，但不遵守焦耳 定律。 变化的电场从产生磁场的角度可以看作一种电流。 麦克斯韦把这种电流称为位移电流： 令 ——位移电流密度 讨论： 1、位移电流假设的实质： 变化的电场可以激发磁场。 2、位移电流在产生磁场这一点上 和传导电流完全相同。 * 二、全电流定律 1. 全电流 = 传导电流(I0)+位移电流(Id) 2.全电流定律（推广的安培环路定理） 3. 位移电流与传导电流的联系与区别 相同点：激发磁场方面是等效的 不同点： （1）激发原因不同： 位移电流：变化电场 传导电流：电荷运动 （2）位移电流在真空中无焦耳热，在 介质中有热效应，但不遵守焦耳 定律。 （3）电介质中主要是位移电流，导体 中主要是传导电流。 §8-8 麦克斯韦方程组 电磁场 电场：静电场、涡旋电场 磁场：I0，Id激发的磁场 一、麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组积分形式 §8-8 麦克斯韦方程组 电磁场 电场：静电场、涡旋电场 磁场：I0，Id激发的磁场 一、麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组积分形式 二、麦克斯韦方程组的意义 1、是对电磁场宏观规律的全面总结 从法拉第“场”的概念建立电磁 场的数学形式 电场和磁场统一为电磁场理论 2. 方程预言了电磁波的存在 3. 预言了光的电磁本性 * * * * 电磁感应现象的本质由感应电动势反映。 * * 恒定磁场的安培环路定理中I0是穿过以L为边界的任意曲面的传导电流 P.*/64 电磁感应 P.*/76 质点动力学 * 第8章 电磁场与麦克斯韦方程组 第六章和第七章我们分别研究了： 静电场 恒定电场 恒定磁场 电场与磁场互不关联，彼此独立。 但电场和磁场的源——电荷和电流却是相互关联的，所以电场和磁场之间必然存在某种联系。 这一章主要任务： 变化的电场 激发 磁场 变化的磁场 激发 电场 相互依赖，相互激发，形成统一的变化电磁场。 电磁感应现象揭示了电和磁现象之间的相互联系和转化： 1820年：奥斯特实验：载流导线下放一小磁针：电 ? 磁 1821 -1831年：法拉第实验：磁?电 1864年：麦克斯韦提出 位移电流 涡旋电场 两大基本假设 在两个基本假设的基础上，以完美的数学形式提出了麦克斯韦电磁场方程组，建立了系统的，完整的电磁场理论，还预言了电磁波的存在，为无线电及微波理论等建立了理论基础。 * §8-1 电磁感应基本定律 一、电磁感应实验 实验一：当条形磁铁插入或拔出线圈回路时，在线圈回路中会产生电流；而当磁铁与线圈保持相对静止时，回 路中不存在电流。 电磁感应定律是建立在广泛的实验定律基础上的，因此讨论定律之前首先研究几个电磁感应实验。 实验二： 以通电线圈代替条形磁铁 当载流主线圈相对于副线圈运动时，线圈回路内有电流产生。 2. 当载流主线圈相对于副线圈静止 时，如果改变主线圈的电流，则 副线圈回路中也会产生电流。 无论是发生相对运动还是电流变化，本质上都是使穿过回路的磁通量发生变化！ * 实验二： 以通电线圈代替条形磁铁 当载流主线圈相对于副线圈运动时，线圈回路内有电流产生。 2. 当载流主线圈相对于副线圈静