第十三章电磁场理论的基本概念.doc

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1、第十三章电磁场理论的基本概念历史背景：十九世纪以来，在当时社会生产力发展的推动下，电磁学得到了迅速的发展：1．零星的电磁学规律相继问世（经验定律）2．理论的发展，促进了社会生产力的发展，特别是电工和通讯技术的发展→提出了建立理论的要求，提供了必要的物质基础。3．＊（Maxwell,1931~1879）麦克斯韦:数学神童，十岁进入爱丁堡科学院的学校，十四岁获科学院的数学奖；1854，毕业于剑桥大学。以后，根据开尔文的建议，开始研究电学,研究法拉第的力线；1855，“论法拉第的力线”问世，引入，同年，父逝，据说研究中断；1856，阿贝丁拉马利亚学院的自然哲学讲座教授

2、，三年；1860，与法拉第见面；1861－1862，《论物理力线》分四部分发表；提出涡旋电场与位移电流的假设。1864，《电磁场的动力理论》向英国皇家协会宣读；1865，上述论文发表在《哲学杂志》上；1873，公开出版《电磁学理论》一书，达到顶峰。这是一部几乎包括了库仑以来的全部关于电磁研究信息的经典著作；在数学上证明了方程组解的唯一性定理，从而证明了方程组内在的完备性。1879，去世，48岁。（同年爱因斯坦诞生）＊法拉第－麦克斯韦电磁场理论，在物理学界只能被逐步接受。它的崭新的思想与数学形式，甚至象赫姆霍兹和波尔兹曼这样有异常才能的人，为了理解消化它也花了几年

3、的时间。§13－1位移电流一．问题的提出1.如图，合上K，对对2.如图，合上K，对C充电：对对3.Maxwell的看法：只要有电动力作用在导体上，它就产生一个电流，……作用在电介质上的电动力，使它的组成部分产生一种极化状态，有如铁的颗粒在磁力影响下的极性分布一样。……在一个受到感应的电介质中，我们可以想象，每个分子中的电发生移动，使得一端为正，另一端为负，但是依然和分子束缚在一起，并没有从一个分子到另一个分子上去。这种作用对整个电介质的影响是在一定方向上引起的总的位移。……当电位移不断变化时，就会形成一种电流，其沿正方向还是负方向，由电位移的增大或减小而定。”这

4、就是麦克斯韦定义的位移电流的概念。一．Maxwell对电容器充放电的分析1．导线中：2．电容器内：变化的电场：由此可见：位移电流就是变化的电场！二．位移电流的定义☆1．位移电流密度：2．位移电流强度：全电流三．全电流（安培环路）定理文字表述：在磁场中沿任一闭合回路的线积分，在数值上等于穿过该闭合回路所围面积的传导电流和位移电流的代数和。四．位移电流与传导电流的异同同：从产生磁场的角度来说同；异：1）产生机制不同2）例(13－1)如图，由半径为R的两块圆形极板组成一平行板电容器。以匀速率充电使极板间电场强度的增加率为，求：1．电容器两极板间的位移电流强度；2．距

5、轴线为r处的磁感应强度解：1）2)：，：，§13-2麦克斯韦方程组的积分形式静电场：有源无旋变化磁场的电场:无源有旋传导电流的磁场:无源有旋位移电流的磁场:无源有旋麦克斯韦方程组的积分形式：,,加边界条件和初始条件,可解释所有的宏观电磁现象→电动力学。如：电磁波的传播、反射、折射、干涉、衍射等§13-3麦克斯韦方程组的微分形式§13-4＊电磁场的物质性统一性与相对性一.物质性可独立于场源而存在与实物一样有质量、能量和动量二.统一性变化的电磁场相互依存、相互激发，组成一统一的整体三.相对性：从运动的相对性理解静电场和稳恒磁场是电磁场的特例