变化的磁场和变化的电场124.ppt

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1、§10.4磁场能量结论：在原通有电流的线圈中存在能量——磁能在电流从0到I达到稳定的过程中：电源提供的能量＝电阻R上的焦耳热＋建立磁场的能量一.磁能的来源二.磁场能量的计算克服感应电动势作功转换为磁能1变化的磁场和变化的电场在通电过程中当i从0变化到I时，电源提供的能量电源克服感应电动势所作的功，用来建立磁场，即磁场的能量电阻消耗的焦耳热2变化的磁场和变化的电场三.磁能密度以无限长直螺线管为例磁能•(2)与电容储能比较自感线圈也是一个储能元件，自感系数反映线圈储能的本领3变化的磁场和变化的电场磁场能量密度上式不仅适用于无限长直螺线管中的均匀

2、磁场,也适用于非均匀磁场,其一般是空间和时间的函数。在有限区域内积分遍及磁场存在的空间••说明磁场能量密度与电场能量密度公式比较4变化的磁场和变化的电场计算磁场能量的两个基本点(1)求磁场分布(2)定体积元遍及磁场存在的空间积分建立磁场能量密度•5变化的磁场和变化的电场例计算低速运动的电子的磁场能量，设其半径为a解低速运动的电子在空间产生的磁感应强度为取体积元（球坐标）a整个空间的磁场能量6变化的磁场和变化的电场§10.5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

3、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。7变化的磁场和变化的电场一.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)8变化的磁场和变化的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，全电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路。•9变化的磁场和变化的电场(全电流安培环

4、路定理)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）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10变化的磁场和变化的电场例平行圆板电容器，充电过程中，解:问：P1,P2点处的电场和磁场方向例(1)已知电容为常数，求(2)已知为常数，求解:11变化的磁场和变化的电场电流密度(矢量)2.位移电流方向：沿电流方向1.电流密度大小：单位：电流强度等于电流密度的通量位移电流密度：(真

5、空中)12变化的磁场和变化的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13变化的磁场和变化的电场二.麦克斯韦方程组——系统介绍了电场和磁场的基本性质和规律。一般来说，空间同时存在四个场：1、静电场：E1,D1其中：一个保守场，三个涡旋场1个左旋2个右旋2、静磁场：B1,H13、变化的磁场激发的电场：E2,D24、变化电场激发的磁场：B2,H214变化的磁场和变化的电场1.电场的高斯定理2.磁场的高斯定理静电

6、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15变化的磁场和变化的电场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。16变化的磁场和变化的电场麦克斯韦的贡献：完善了宏观的电磁场理论：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。三个介质方程2.爱因斯坦相对论的重要实验基础17变化的磁场和变化的电场3.预言电磁波的存在由微

7、分方程出发在各向同性介质中且在情况下满足的微分方程形式是波动方程——波动方程的形式对沿x方向传播的电磁场(波)有1886年赫兹发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言18变化的磁场和变化的电场19变化的磁场和变化的电场