交变电磁场4.ppt
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1、5 麦克斯韦电磁理论简介 安培环路定理在非稳定条件下的困难 对稳恒电流 对S1面 对S2面 ? 变化磁场产生感生电场变化电场产生磁场 为了在形式上保持定理成立 ,麦克斯韦扩充了电流的概念, 引入位移电流。 1静电场 一. 位移电流假设 非稳恒电路中,在传导电流中断处必发生电荷分布的变化 极板上电荷的时间变化率 电荷分布的变化必引起电场的变化 电位移通量 (以平行板电容器为例) 位移电流(变化的电场等效为一种电流 ) 2静电场 电位移通量的变化率等于传导电流强度 一般情况位移电流 位移电流 位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流 麦克斯韦提出全电流的概念 在普遍情形下,全电流在空 间永
2、远是连续不中断的,并且构成闭合回路。 3静电场 (全电流安培环路定理) l 麦克斯韦将安培环路定理推广 若传导电流为零: (变化电场产生磁场) l 位移电流、传导电流的比较 相同点: 激发磁场的规律相同 不同点: (1) 产生机理不同 (2) 存在条件不同 (右旋的涡旋磁场 ) 位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中 。 (3)位移电流没有热效应,传导电流产生焦耳热 4静电场 例 设平行板电容器极板为圆板,半径为R ,两极板间距为d, 用缓变电流 IC 对电容器充电 解: 任一时刻极板间的电场 极板间任一点的位移电流 由全电流安培环路定理 求 P1 ,P2 点处的磁感应强度 5静电场 二.
3、麦克斯韦方程组 1. 电场的高斯定理 2. 磁场的高斯定理 静电场是有源场 感应电场是涡旋场 传导电流、位移电流产生 的磁场都是无源场 系统介绍了电场和磁场的基本性质和规律。 6静电场 3. 电场的环路定理 法拉第电磁感应定律 4. 全电流安培环路定理 静电场是保守场, 变化磁场可以激发 涡旋电场 传导电流和变化电场 可以激发涡旋磁场 四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式。 麦克斯韦方程组能完全描述电磁场的动力学过程。 7静电场 麦克斯韦的贡献: 1. 完善了宏观的电磁场理论: 2. 四个微分方程 在确定的边界条件下联合求解上述方 程,原则上可解决电磁场的一般问题。 三个边界方程 2. 爱因斯坦相对论的重要实验基础 3. 预言电磁波的存在 1886年赫兹发现了电磁波,证实了麦克斯韦的预言。 8静电场
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