磁场的能量 位移电流课件.ppt

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1、磁场的能量磁场的能量密度接通　滋长过程一、RL回路0tI时间常数自感线圈磁能回路电阻所放出的焦耳热电源作功电源反抗自感电动势作的功二、磁场能量电池BATTERY自感线圈磁能磁场能量密度磁场能量磁场能量也可以通过去掉RL回路中的电源说明，断开电路时，灯突然亮一下，这个能量来自于线圈中的磁能。例如图同轴电缆,中间充以磁介质,芯线与圆筒上的电流大小相等、方向相反.已知,求单位长度同轴电缆的磁能和自感.设金属芯线内的磁场可略.解由安培环路定律可求H则单位长度壳层体积END计算自感系数可归纳为三种方法1.静态法:2.动态法:3.能量法:位移电流电磁场基本方程的积分形式1820年奥斯特电磁1831

2、年法拉第磁电产生产生变化的电场磁场变化的磁场电场激发1865年麦克斯韦麦克斯韦（J.C.Maxwell)简介(1831--1879)一、生平在法拉第发现电磁感应定律那一年，即1831年，麦克斯韦在英国的爱丁堡出生了。他从小聪明好问。父亲是个机械设计师，很赏识自己儿子的才华，常带他去听爱丁堡皇家学会的科学讲座。十岁时送他到爱丁堡中学。在中学阶段，他就显示出了在数学、诗歌的才能，十五岁那年就写了一篇关于卵形线作图法的论文，被刊登在《爱丁堡皇家学会学报》上。1847年，十六岁的麦克斯韦考入爱丁堡大学。1850年又转入剑桥大学。他学习勤奋，成绩优异。经著名数学家霍普金斯和斯托克斯的指点，很快就

3、掌握了当时先进的数学理论。这为他以后的发展打下了良好的基础。1854年在剑桥大学毕业后，曾先后任亚伯丁马里夏尔学院、伦敦皇家学院和剑桥大学物理学教授。他的口才不行，讲课效果较差。二、主要贡献麦克斯韦在电磁学方面的贡献是总结了库仑、高斯、安培、法拉第、诺埃曼、汤姆逊等人的研究成果特别是把法拉第的力线和场的概念用数学方法加以描述、论证、推广和提升，创立了一套完整的电磁场理论。麦克斯韦除了在电磁学方面的贡献外，还是分子运动论的奠基人之一。1865年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁

4、波的速度（即光速）.(真空中)1888年赫兹（1857-1894）的实验证实了他的预言,麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.(真空中)包含电阻、电感线圈的电路,电流是连续的.RLII电流的连续性问题:包含有电容的电流是否连续II++++++一位移电流假设在电流非稳恒状态下,安培环路定理是否正确?对面对面矛盾++++++电容器破坏了电路中传导电流的连续性。+++++++++II电容器上极板在充放电过程中，造成极板上电荷Q随时间变化。电位移通量若把右端电通量的时间变化率看作为一种电流，那么电路就连续了。麦克斯韦把这种电流称为位移电流。+++

5、+++++定义（位移电流密度）（位移电流）电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率.通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率.有了位移电流，对面对面矛盾++++++对面位移电流的方向：与传导电流方向相同如放电时反向同向位移电流的本质是:变化的电场(象传导电流一样)产生变化的磁场.(Hd为Id产生的涡旋磁场)左旋右旋对称美2、全电流定律全电流通过某一截面的全电流是通过这一截面的传导电流、和位移电流的代数和.在任一时刻,电路中的全电流总是连续的.在非稳恒的电路中,安培环路定律仍然成立.全电流定律*例1有一圆形平行平板电容器,现对其充电,使电路上的传

6、导电流，若略去边缘效应,求（1）两极板间的位移电流;（2）两极板间离开轴线的距离为的点处的磁感强度.解如图作一半径为平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为*计算得代入数据计算得*电磁场麦克斯韦电磁场方程的积分形式磁场高斯定理安培环路定理静电场环流定理静电场高斯定理方程的积分形式麦克斯韦电磁场（1）有旋电场麦克斯韦假设（2）位移电流END麦克斯韦的理论当时没有几个人懂，奥地利物理学家玻尔兹曼（L.E.Boltzmann，1844～1906年）称它为“天书”，支持的人就更少了。“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性并和一切经验相结合，但它只能逐渐地被物理学家们接受。它的思维是太不正常

7、了，甚至象亥姆霍茨和玻尔兹曼这样有异常才能的人为了理解它也花了几年的力气。”——劳厄通过麦克斯韦创立的麦克斯韦方程组，可以看到数学在物理学科中的作用。麦克斯韦精通数学，他用严谨精确的数学语言将实验结果上升为理论，用数学的完美形式使法拉第的实验结果更加和谐美丽。