普通物理學(xué) §9.6 位移電流 電磁場理論

§9.6位移電流電磁場理論

麥克斯韋-Maxwell（1831-1879）英國物理學(xué)家.經(jīng)典電磁理論的奠基人,氣體動理論創(chuàng)始人之一.他提出了有旋場和位移電流的概念,建立了經(jīng)典電磁理論,并預(yù)言了以光速傳播的電磁波的存在.在氣體動理論方面,他還提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.

§9.6位移電流電磁場理論

1865

年麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，提出完整的電磁場理論，他的主要貢獻(xiàn)是提出了“有旋電場”和“位移電流”兩個假設(shè)，從而預(yù)言了電磁波的存在，并計(jì)算出電磁波的速度（即光速）.

1888

年赫茲的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的預(yù)言,麥克斯韋理論奠定了經(jīng)典動力學(xué)的基礎(chǔ)，為無線電技術(shù)和現(xiàn)代電子通訊技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊前景.

(真空中

)

§9.6位移電流電磁場理論一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題RLII一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。RLII一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。RLII一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。II++++++一、位移電流包含有電容的電路情況如何？

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。Hldl.={I對面SSIIS++++++l一、位移電流

包含有電容的電路情況如何？

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。SIIS++++++Hldl.={I0對對面S面Sl一、位移電流

包含有電容的電路情況如何？

§9.6位移電流電磁場理論電流的連續(xù)性問題包含有電阻、電感線圈的電流是連續(xù)的。包含有電容的電路情況如何？SIIS++++++問題：上述矛盾如何解決？在非穩(wěn)恒電流狀態(tài)下安培環(huán)路定律如何修正？Hldl.={I0對對面S面Sl一、位移電流

§9.6位移電流電磁場理論++++++++++IIDq00+q++++++++++IIDq00+q根據(jù)電荷守恒有：+-對平板電容器有D=

對平板電容器有D=

對平板電容器有D=

電位移通量對平板電容器有D=

電位移通量對平板電容器有D=

電位移通量上式的最左端是傳導(dǎo)電流，若把最右端電通量的時間變化率看作為一種電流，那么電流就連續(xù)了。對平板電容器有D=

電位移通量上式的最左端是傳導(dǎo)電流，若把最右端電通量的時間變化率看作為一種電流，那么電流就連續(xù)了。麥克斯韋把這種電流稱為位移電流，用ID表示。dI=

ddt=eetD.dSsD

位移電流dI=

ddt=eetD.dSsD

位移電流deeDt=j位移電流密度dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度位移電流的方向dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度cI++++q+Dσσ+q位移電流的方向dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度cI++++q+Dσσ+q位移電流的方向充電時：qσDdI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度cI++++q+Dσσ+q位移電流的方向eeDt充電時：qσDeeDt與的方向相同,DdI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移電流deeDt=j位移電流密度cI++++q+Dσσ+q位移電流的方向eeDtdIcI充電時：qσDeeDt與的方向相同,D與方向相同cI++++q+Dσσ+q放電時：qσDcI++++q+Dσσ+q放電時：qσDeeDt與的方向相反,DcIeeDt++++q+Dσσ+qdIcI放電時：qσDeeDt與的方向相反,D與方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+qdIcI放電時：qσDeeDt與的方向相反,D與方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id與Ic

方向始終相同dIcI放電時：qσDeeDt與的方向相反,D與方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id與Ic

方向始終相同引入全電流

：I全=I+Idj全=j+jd

dIcI放電時：qσDeeDt與的方向相反,D與方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id與Ic

方向始終相同引入全電流

：I全=I+Idj全=j+jd

Hldl.=

I全dIcI放電時：qσDeeDt與的方向相反,D與方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id與Ic

方向始終相同引入全電流

：I全=I+Idj全=j+jd

Hldl.={IId對對面S面S

I全=引入位移電流，使非穩(wěn)恒回路的電流保持連續(xù)，使安培定律不僅對穩(wěn)恒情況適用，對非穩(wěn)恒回路也成立，是描述磁場性質(zhì)的一個基本方程。引入位移電流，使非穩(wěn)恒回路的電流保持連續(xù)，使安培定律不僅對穩(wěn)恒情況適用，對非穩(wěn)恒回路也成立，是描述磁場性質(zhì)的一個基本方程。討論：

1.

在上述例子里，位移電流只存在于電容器兩極板之間，而傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)線中。在一般情況下，通過一個橫截面同時存在傳導(dǎo)電流和位移電流。引入位移電流，使非穩(wěn)恒回路的電流保持連續(xù)，使安培定律不僅對穩(wěn)恒情況適用，對非穩(wěn)恒回路也成立，是描述磁場性質(zhì)的一個基本方程。討論：

1.

在上述例子里，位移電流只存在于電容器兩極板之間，而傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)線中。在一般情況下，通過一個橫截面同時存在傳導(dǎo)電流和位移電流。

2.

在電流非穩(wěn)恒的電路中，安培環(huán)路定律仍然正確。電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。A.傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動產(chǎn)生。

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。A.傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動產(chǎn)生。

位移電流與變化的電場有關(guān)。

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。A.傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動產(chǎn)生。

位移電流與變化的電場有關(guān)。B.傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)體中.

位移電流可以存在于導(dǎo)體、介質(zhì)乃至真空中。

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。A.傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動產(chǎn)生。

位移電流與變化的電場有關(guān)。B.傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)體中.

位移電流可以存在于導(dǎo)體、介質(zhì)乃至真空中。C.傳導(dǎo)電流在導(dǎo)體中將產(chǎn)生焦耳熱.

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)電流完全相同。其他方面有著本質(zhì)的區(qū)別。A.傳導(dǎo)電流由電荷的定向運(yùn)動產(chǎn)生。

位移電流與變化的電場有關(guān)。B.傳導(dǎo)電流只存在于導(dǎo)體中.

位移電流可以存在于導(dǎo)體、介質(zhì)乃至真空中。C.傳導(dǎo)電流在導(dǎo)體中將產(chǎn)生焦耳熱.

在真空中位移電流無熱效應(yīng)。在介質(zhì)中位移電流有熱效應(yīng)，但是并不遵守焦耳定律。

3.

位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和傳導(dǎo)

4.

由位移電流產(chǎn)生的磁場也是有旋場。

4.

由位移電流產(chǎn)生的磁場也是有旋場。5.

位移電流的引入揭示了電場和磁場的內(nèi)在關(guān)系，表明兩者可以互相激發(fā)，相互依存。2.1麥克斯韋方程的積分形式：s.BdS0=

VρDs.dS=dV

Edl.lB.dSse=tBe

tee()Hdl.=lD+.Ssd

jc二、麥克斯韋方程，電磁場由高等數(shù)學(xué)中的高斯定理和斯托克斯定理由高等數(shù)學(xué)中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理由高等數(shù)學(xué)中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理斯托克斯定理由高等數(shù)學(xué)中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理斯托克斯定理麥克斯韋方程的微分形式ρD=

麥克斯韋方程的微分形式B0=ρD=

麥克斯韋方程的微分形式j(luò)()H=tDe+B0=ρD=

麥克斯韋方程的微分形式eEB=Bj()H=tDe+B0=ρD=

麥克斯韋方程的微分形式teee

EB=Bj()H=tDe+B0=ρD=

麥克斯韋方程的微分形式物性方程ED=εteeeHB=μ

j=

E

Maxwell方程是描述電磁場特性的基本方程1、電磁波的產(chǎn)生和傳播按照麥克斯韋電磁場理論，變化的電場在其周圍空間要產(chǎn)生變化磁場，而變化的磁場又要產(chǎn)生新的變化電場。這樣，變化電場和變化磁場之間相互依賴，相互激發(fā)，交替產(chǎn)生，并以一定速度由近及遠(yuǎn)地在空間傳播出去。例如：振蕩電偶極子輻射。..qq+..qq+..q+q.q+q2.2電磁波的傳播和性質(zhì)HExyzpSEEHHS....aabb振蕩電偶極子電磁場分布HExyzpSEEHHS....aabb電場磁場P振蕩電偶極子電磁場分布從以上分析可以看出，電磁波不同于機(jī)械波，它的傳播不需依賴任何彈性介質(zhì)，它只靠“變化電場產(chǎn)生變化磁場，變化磁場產(chǎn)生變化電場”的機(jī)理來傳播，因此，電磁波在真空中也同樣可以傳播。麥克斯韋由電磁理論預(yù)見了電磁波的存在是在1865