麦克斯韦

发布网友发布时间：2022-04-22 23:57

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热心网友时间：2023-07-02 04:26

麦克斯韦理论　　麦克斯韦提出了两个假设：　　变化的磁场可产生涡旋电场变化的电场(位移电流)可产生磁场　　一.位移电流　　1.矛盾　　a.导线中存在非稳恒的传导电流　　b.电容器两极板间无传导电流存在　　----回路中传导电流不连续　　c.任取一环绕导线的闭合曲线L，以L　　为边界可以作S1和S2 两个曲面　　对S1曲面　　对S2曲面　　----稳恒磁场安培环路定律不再适用　　2.位移电流　　设极板面积为S，某时刻极板上的自由电荷面密度为，则　　电位移通量为　　----电位移通量随时间的变化率等于导线中的传导电流　　麦克斯韦称为位移电流，即　　----位移电流密度 jD　　讨论：　　a.引入位移电流ID，中断的传导电流I由位移电流ID接替，使电路中的电流保持连续　　b.传导电流和位移电流之和称为全电流　　c.对任何电路来说，全电流永远是连续的　　证：单位时间内流出闭合曲面S的电量等于该闭合曲面内电量的减少　　----电荷守恒定律的数学表达式　　由高斯定理　　即　　或 ---- 永远是连续的　　二.安培环路定律的普遍形式　　----全电流定律　　对前述的电容器有　　而 ----对同一环路L，的环流是唯一的　　讨论：　　a.位移电流揭示了电场和磁场之间内在联系，反映了自然现象的对称性　　b.法拉弟电磁感应定律表明变化的磁场能产生涡旋电场；位移电流的观点说明变化的电场能产生涡旋磁场　　c.电场和磁场的变化永远互相联系着，形成统一的电磁场　　说明：　　位移电流与传导电流的区别：　　a.传导电流表示有电荷作宏观定向运动，位移电流只表示电场的变化　　b.传导电流通过导体时要产生焦耳热,位移电流在导体中没有这种热效应　　c. ID与方向上成右手螺旋关系　　e.位移电流可存在于一切有电场变化的区域中(如真空、介质、导体)　　[例14]半径R=0.1m的两块导体圆板，构成空气平板电容器。充电时，极板间的电场强度以dE/dt=1012Vm-1s-1的变化率增加。求（1）两极板间的位移电流ID;（2）距两极板中心连线为r(r 解：忽略边缘效应，两极板间的电场可视为均匀分布　　两板间位移电流为　　根据对称性，以两板中心连线为圆心、　　半径为r作闭合回路L，由全电流定律有　　当r=R时　　三.麦克斯韦方程组　　对静电场和稳恒磁场有　　静电场的高斯定理　　静电场的环路定律　　稳恒磁场的高斯定理　　稳恒磁场的安培环路定律　　空间既有静电场和稳恒磁场，又有变化的电场和变化的磁场　　麦克斯韦方程组　　麦克斯韦方程组的微分形式　　物理意义概括：　　方程1：任何闭合曲面的电位移通量只与该闭合曲面内自由电荷有关，同时反映了变化的磁场所产生的电场总是涡旋状的 ----电场的高斯定理　　方程2：变化的磁场产生涡旋电场,即变化的磁场总与电场相伴　　----法拉弟电磁感应定律　　方程3：任何形式产生的磁场都是涡旋场，磁力线都是闭合的　　----磁场的高斯定理　　方程4：全电流与磁场的关系，揭示了变化电场产生涡旋磁场的规律，即变化的电场总与磁场相伴 ----全电流定律　　在各向同性介质中，电磁场量之间有如下的关系　　根据麦克斯韦方程组、电磁场量之间关系式、初始条件及电磁场量的边界条件，可以确定任一时刻介质中某一点的电磁场