高二物理競賽：麥克斯韋方程組與電磁場與電磁波課件

第15章

麥克斯韋方程組

電磁場與電磁波1、靜電場一、靜電場和恒定磁場的基本規(guī)律電場強(qiáng)度電位移極化強(qiáng)度基本性質(zhì)：表明靜電場是有源場，保守力場。2、穩(wěn)恒磁場一、靜電場和恒定磁場的基本規(guī)律磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場強(qiáng)度磁化強(qiáng)度基本性質(zhì)：表明磁場是無源場，非保守力場。變化的磁場可以激發(fā)感生電場表明感生電場是無源場，非保守力場。二、變化磁場渦旋電場感生電場環(huán)路積分一般情況下，空間某一點(diǎn)的總電場：表明變化的磁場激發(fā)渦旋電場變化的電場能否產(chǎn)生磁場？三、變化電場位移電流穩(wěn)恒磁場中,安培環(huán)路定理（S是以L為邊界的任意曲面

）通過以環(huán)路為邊界所有曲面的電流相等，與曲面形狀、位置無關(guān)。三、變化電場位移電流++++++l非穩(wěn)恒情形

以電容器的充電為例

矛盾表明穩(wěn)恒磁場的安培環(huán)路定理不適用于變化電磁場Ic

Ic

++++++lIc

Ic

矛盾是由傳導(dǎo)電流在電容電路中不再連續(xù)造成的；如果假設(shè)在電容器中也有某種電流存在，整個(gè)電路的電流就又連續(xù)了。麥克斯韋假設(shè)在電容器中有位移電流存在

在電容器兩極板間中斷了的傳導(dǎo)電流被其間的位移電流接替下去。+++++-----

Ic

AB傳導(dǎo)電流密度

回路中任取一截面，dt時(shí)間內(nèi)通過此截面的電荷dq就是電容器極板上失去（獲得）的電荷，所以極板上電荷對時(shí)間的變化率等于電路中傳導(dǎo)電流的大小。電位移的變化率與傳導(dǎo)電流密度大小相等++++++++++IIDq00+q電位移的變化率的方向和傳導(dǎo)電流是否相同？充電時(shí)：qσDeeDt與的方向相同,D與方向相同同理，放電時(shí)與方向相同eeDt小結(jié)

位移電流密度

（1）變化電場可等效為一種電流

位移電流（2）位移電流和傳導(dǎo)電流一樣可以激發(fā)磁場麥克斯韋位移電流假設(shè)++++----位移電流可以代替在電容器兩極板間中斷的傳導(dǎo)電流

全電流穩(wěn)恒磁場安培環(huán)路定理推廣為全電流安培環(huán)路定理位移電流和傳導(dǎo)電流的異同：1、位移電流的本質(zhì)是變化的電場，而傳導(dǎo)電流是自由電荷的定向運(yùn)動。2、傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱，位移電流不會產(chǎn)生焦耳熱3、位移電流存在于真空、導(dǎo)體、電介質(zhì)等，而傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)體中4、無論是傳導(dǎo)電流還是位移電流（變化的電場）產(chǎn)生的磁場都是無源渦旋場。四、麥克斯韋電磁場方程的積分形式（1）有旋電場麥克斯韋假設(shè)（2）位移電流的積分形式麥克斯韋方程組四、麥克斯韋電磁場方程的積分形式方程意義電場是有源場，電荷是電場的