磁场能量.位移电流

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1、上实验中开关拉开后，灯泡还会闪亮一下。说明了：通电线圈中储藏着能量。磁能=拉闸后电流消失过程中自感电动势作的功。设拉闸后，dt内通过灯泡的电流为i，则dt内自感电动势作的功为自感为L的线圈，电流为I时的磁能多大？12.5.1自感磁能12.5磁场能量1它也就是自感为L的线圈,电流为I时的磁能:如果我们知道了磁能，也可以求自感系数：自感电动势做的总功为：12.5.2磁场的能量本质上看，它是建立磁场时自感电动势做的功,所以是磁场的能量。磁场的能量Wm与磁感应强度B有什么联系？2长直螺线管的磁场是在螺线管内，而且是均匀的，所以单位体积的磁场能量（磁场能量密度）

2、为：或以长直螺线管为特例来证明（不严格）（对整个磁场空间积分）因此，任意磁场的能量计算公式为：3例题求单位长度同轴电缆的磁场能量。解：磁场只存在于两筒之间，由安培环路定律得磁场强度为磁场能量密度为选单位长度的体积元注1：由以上结果可求出L4说明：①回路在通电时，电源克服线圈上的自感电动势作功，继而转换成磁能储存在线圈中。注2：也可以先求出L，再求Wm②建立电流的过程，是建立磁场的过程，也是储存磁能的过程。③回路在断电时，自感电动势作功，消耗储存在线圈中的磁能。5的线圈，通以I＝2.5A的电流，测得通过环截面的磁通φm＝0.5mWb，求环中储存的磁场能

3、量。解法2：因为是细环，B近似均匀。设截面积为S，平均周长为L，解法1：例题：矩形截面的细螺绕环，绕有N＝2000匝6安培环路定理在电流非稳恒时出现了矛盾，对磁场的“源”认识必须发展完善宏观电磁场理论★电场：静电场感生电场静止电荷★磁场稳恒磁场稳恒电流感生磁场？回顾源？对称12.6位移电流源？7关于①从稳恒电流情况导出②方程本质:反映电流产生磁场：与回路套连的电流③的含义即:通过以L为边界所张的任一曲面的电流LS1S2稳恒电流时通过各面电流相同。1．问题的提出8将H的回路定理用于闭合的恒定电流回路是没有问题的，但用于不闭合的电流回路就出现了矛盾:例如，

4、电容器的充放电回路。对S1:对S2:矛盾！与L套连的，即穿过以L为边界的任意曲面（S1,S2等）的电流都是I。LRIS1S2理论的思考：场客观存在，环流值必须唯一定理要修正！出现矛盾！原因：传导电流在电容器处中断！9同时将安培环路定理修正为对全电流成立。2.位移电流全电流全电流定理（1）位移电流displacementcurrent如何修正？麦克斯韦设想：电容器极板之间存在某个物理量，起着“延续”电流的作用（应是电流的量纲）它和传导电流总体（全电流）是连续的，即满足连续方程；任务：寻找非稳恒情况下满足“电流”连续的物理量。10◆分析：对S1S2组成的闭

5、合面，非稳恒的传导电流I满足又充电dq/dt>0;放电dq/dt<0电流密度的概念：J0=dI/dS⊥LRIS1S2稳恒电流连续条件高斯定理流入闭合面的传导电流等于流出闭合面的位移电流则此电流就是连续的。111861年，麦克斯韦为了把安培环路定理推广到非恒定电流的情况，提出了另一个重要的假设:在电容器充放电时，电容器内麦克斯韦认为变化的电场可以看作一种电流，称为位移电流，如果把位移电流也作为电流对待,安培环路定理就没有矛盾了。D------电位移通量“变化的电场也象电流一样会产生磁场”位移电流密度通过任一曲面的位移电流：12LRIS1S2全电流总是连

6、续的:例，对S1面只有I传，对S2面只有I位，而这两项是相同的。修正后的安培环路定理（2）全电流及修正后的安培环路定理变化的电场产生磁场：变化的磁场产生电场：13产生根源q定向运动的变化存在于实物实物或“真空”热效应不产生焦耳热产生焦耳热磁效应产生磁场产生磁场单位(SI)安培安培（3）位移电流与传导电流的比较14整理研究思路：找出原有理论的矛盾所在，以已有基本规律为基础（传导电流的连续性方程＋D的高斯定理）数学演绎物理假说：也是“电流”，它在产生磁场上，作用与传导电流相同◆麦克斯韦位移电流的假说，最终导致完整的经典电磁理论的建成。理论的发展15两板间距

7、为d<

8、磁场由近到远传播开去,就是电磁波。变化的感生电场，相当于电流（位移电流），其周围又会有磁场产生