华科大学物理教程8电磁感应麦氏方程课件.pptVIP

位移电流密度： 位移电流: 电容充电： 电容放电： 保持电流的连续性 1）ID的实质是变化电场， ID不产生焦耳热！ 2）ID在激发磁场方面与传导电流等效。 S1 S2 R I q -q 电流概念的推广：能产生磁场的物理量(麦克斯韦假设) 3）ID激发的磁场B与其成右手螺旋关系： 2. 全电流定理（传导电流 + 位移电流 = 全电流） 一般情况下（包括非稳恒情况）的安培环路定理。 S1 S2 R I 对S1面： 对S2面： 而：I = ID 例1.一空气平行板电容器，略去边缘效应。 1）充电完毕后，断开电源，然后拉开两极板。 此过程中两极板间是否有 jD？ 2）充电完毕后，仍接通电源，然后拉开两极板。 此过程中两极板间是否有 jD？为什么？ jD?0 D 改变！ jD=0 反映了电磁场的对称性 例2.一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。设其 正在充放电，电荷按规律Q=Qosin?t变化，忽略 边缘效应。求：两极板间任意点的 jD 和 B？ r a时： I + ID= 解： (1)平行板之间的电场为： D=? jD均匀分布在横截面上，与传导电流同向。 r a 时： I + ID= r =a： (2) a 例：a=5cm， ，若 B=3×10-7 T ——当时无法验证 注： 一般变化的电场产生的磁场很小。 二. 麦克斯韦方程组 变化磁场 产生电场 变化电场 产生磁场 稳恒 情况 的电 磁场 规律 1.积分形式 任意电场 任意电流 麦克斯韦方程组 (1)电场:有源场； (2)电场:有旋场； (3)磁场:无源场； (4)磁场:有旋场。 2.微分形式 数学上的定理： Gauss定理: Stokes定理: 旋度： 在直角坐标系中，算符： 梯度： 散度： Stokes定理: 麦克斯韦方程组的微分形式 反映了事物之间相互联系、相互制约。电荷、电流（电荷的运动）激发电磁场，电磁场反过来对电荷有力的作用。 3.洛仑兹力： a)麦克斯韦四个微分方程； c)介质方程： b) 洛仑兹力； 基于以下三点： 由确定的边界条件（空间）与初始条件（时间），原则上可以求解任何电磁场问题。 4. 电磁波 在远离波源，没有自由电荷、传导电流及介质均匀的自由空间，由麦克斯韦方程组可以导出电磁场的波动方程： H E 电磁波为横波 根据波动方程的一般表示： 为波速 因此，电磁波的波速为： 真空中电磁波的波速： 麦克斯韦方程组在任何惯性系中形式相同：光速不变。 麦克斯韦的贡献 1. 完善了宏观电磁场理论； 2. 预言了电磁波的存在。 波速： 真空中： 光是电磁波，光的折射率： 对于可见光： 1886年赫兹发现了电磁波。 *电磁场的物质性 物质存在的两种基本形式:实物和场。 电磁场的能量密度: 由相对论质能关系： E=Mc2 质量密度： 没有静止质量 大量实验证明场有质量和动量.如:引力偏折,光压（1920年列别捷夫的光压实验）。 场与实物相互可以相互转化如:正负电子对湮没。 第8章 电磁感应 §8-1 电源电动势 + – ? 电源、非静电力 静电力：欲使正电荷从高电势运动到低电势。 非静电力：欲使正电荷从低电势运动到高电势。 提供非静电力的装置就是电源，实际上电源 是把其他能量转换为电能的装置。 ? 电动势： + – 把单位正电荷从负极板经内电路搬 至正极板，电源非静电力做的功。 单位：焦耳/库仑=（伏特） 非静电力场强： 若外部存在非静电力： 1. 法拉第电磁感应定律 法拉第的实验: 共同因素：穿过导体回路的磁通量?M发生变化。 软磁体 §8-2 电磁感应定律 1）回路中： 其中B, ?, S有一个量发生变化, 回路中就有?i 产生。 2）规定回路的绕行方向： 若??, 则 ?i0 则 ?i 0 若|?|?, （法拉第电磁感应定律） 感应电动势： 2. 楞次定律 判断感应电流（感应电动势）方向的定律。 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 若? ? 若? ? 若? ? 若? ? 感应电流激发 的磁通量 磁通量的变化 （增加或减小） 一般由d?/dt? ?i的大小；由楞次定律? ?i的方向。 N S 外力克服电磁阻力作功，将其它形式的能量转换成回路中的电能 3. 电磁感应定律的一般形式 N 匝线圈： ? =?1+ ?2+ · · ·+ ?N ：磁通匝链数(全磁通)。 若?1= ?2= · · · = ?N ，则 ?i =－Nd? /dt。 感应电流： 磁通计原理： 若已知N、R、q，便可知??。若将?1定标（已知），则可计算出磁通量?2。 通过的电荷： 例1.长直导线通有电流I，在它附近放有一矩形导体回路. 求：1）若I=kt（k0），回路中?i？ 2）若I=常数