位移电流电磁场基本方程的积分形式(II)

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1、1820年奥斯特电磁1831年法拉第磁电1865年麦克斯韦的两个假设产生产生涡旋电场位移电流变化的磁场电场变化的电场磁场激发JamesClerkMaxwell（1831-1879）麦克斯韦是经典电磁理论的奠基人。他在电磁理论方面的工作可以和牛顿在力学方面的工作相媲美。他提出了有旋场和位移电流的概念,建立了经典电磁场理论的完整体系,并预言了电磁波的存在。1873年他的«电磁学通论»问世，这是一本划时代的巨著。是人类探索电磁规律的里程碑。英国物理学家、数学家麦克斯韦15岁就在“爱丁堡皇家学报”发表论文，1854年从剑桥大学毕业，1874年任卡文迪许实

2、验室的首任主任。他是气体动理论的创始人之一，也是经典电磁理论的奠基人。麦克斯韦虽然只活了49岁，但他却写了100多篇有价值的论文。爱因斯坦在纪念麦克斯韦100周年的文集中对他作出了很高的评价“这是自牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学公理基础的最伟大的变革，…这样一次伟大的变革是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联在一起的。这次革命的最大部分出自麦克斯韦。”一、位移电流++++----I（以L为边做任意曲面S）对S1面对S2面矛盾稳恒磁场的安培环路定理已不适用于非稳恒电流的电路变化的磁场激发电场（涡旋电场或感生电场）变化的电场激发磁场变化的电

3、场等效于一电流—位移电流。1、问题的提出2、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；极板上电荷随时间变化率等于传导电流。极板上电荷的变化必引起电场的变化。电位移通量为:—位移电流(电场变化等效为一种电流)(以平行板电容器为例)一般情况位移电流：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:电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路位移电流密度－－－(全电流安培环路定理)麦克斯韦将安培环路定理推广为：全电流安培环路定理：磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过此闭合回路所围曲面的全电流。传导电流

4、和位移电流的比较相同点：（1）都在周围空间激发磁场；（2）激发的磁场都是有旋场；（3）和磁场方向都满足右手螺旋关系。不同点：IdIc（1）电荷激发变化电场激发（源不同）（3）存在于导体存在于真空、导体、电介质（2）产生焦耳热无焦耳热注意(Hd为Id产生的涡旋磁场)左旋右旋对称美二、电磁场与麦克斯韦电磁场方程的积分形式上述就是麦克斯韦电磁场理论的基本概念法拉第电磁感应定律说明：变化的磁场激发电场麦克斯韦位移电流论点说明：变化的电场激发磁场形成统一的电磁场Maxwell的新思想：涡旋电场——变化的磁场产生电场位移电流——变化的电场产生磁场前人的经验：

5、静电场稳恒磁场1、电场的性质由静电场中的高斯定理：2、磁场的性质在任意磁场中，通过任意闭合曲面的磁通量都等于零。3、变化电场与磁场的关系由全电流的安培环路定律得：4、变化磁场和电场的关系上式是麦克斯韦对法拉第定律的推广。Maxwell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。3.电场的环路定理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。麦克斯韦用数学形式，系统而完美地概括了电磁场的基本规律，奠定了宏观电磁场理论的基础

6、；预言了电磁波的存在；并指出光波也是电磁波，从而将电磁现象和光现象联系起来。说明：（1）反映了电磁场是一个整体；（2）方程组简洁、全面、完整的反映了电磁场的基本规律和性质；（3）麦克斯韦方程组是宏观电磁场理论的基础。平面电磁波O三、电磁波简介1、电磁波的特性1）电磁波是横波,;2）和同相位;3）和数值成比例；4）电磁波传播速度,真空中波速等于光速。2、电磁波的能量电磁场能量密度辐射能：以电磁波的形式传播出去的能量。单位时间通过垂直于传播方向的单位面积的辐射能称为能流密度或辐射强度。能流密度（坡印廷）矢量例：在真空中沿x轴正方向传播的平面电磁波，其

7、电场强度波的表达式是，则磁场的表达式是：解：由电磁波的性质可知：①但是还要满足性质：②所以只能是第②种情况。下面求磁场的表达式真空中：