电磁学习题课课件
38页1、2020/8/5,1,大学物理电子教案,辽宁工程技术大学物理教研室,2020/8/5,2,2020/8/5,3,2020/8/5,4,2020/8/5,5,10-3 位移电流 麦克斯韦方程组,1、电磁场的基本规律,对静电场,对稳恒磁场,对变化的磁场,一、位移电流,2020/8/5,6,2. 电流密度,垂直穿过单位面积的电流强度,j,dS,电流密度为矢量,方向为导体内该点电场强度方向。,单位:安培/米2,A/m2,穿过面积元 dS 的电流强度,为dS在垂直于电流方向上的分量,穿过导体横截面的电流强度为:,2020/8/5,7,包含电阻、电感线圈的电路,电流是连续的.,包含有电容的电流是否连续,3、 位移电流的提出,2020/8/5,8,恒定电流取环路 L,对环路张两个任意曲面 S1、 S2,则穿过两个曲面的电流强度相等,由安培环路定理有:,但对于非稳恒电流又如何呢?比如电容器充电过程,当电键 K 闭合时,电源对电容器充电,电路中的电流是变化的,作环路 L, 对 L 也张两个曲面 S1、 S2,对于稳恒电流,穿过环路所张任意曲面的的电流强度都是相等的.,2020/8/5,9,对 S1 面有
2、电流流过,而 S2 面作在电容器内侧,由于电容器是绝缘的,无电流通过,对S1 面应用安培环路定理:,对 S2 面应用安培环路定理,由于 S2 面无电流通过,则,由此看出对于同一个环路 L,由于对环路所张的曲面不同,所得到的结果也不同。,1865 年麦克斯韦提出一个假设,当电容器充电时,电容器中的电场发生变化,变化的电场可等效成位移电流 Id,使电流连续起来。位移电流也可产生涡旋的磁场,如果当时有测量仪器的话,就可测出磁场。,位移电流是由变化的电场等效而来的。,2020/8/5,10,位移电流的方向,位移电流与传导电流方向相同,如放电时,反向,同向,2020/8/5,11,3. 位移电流 Id 与传导电流 Ic 的比较,传导电流 Ic,位移电流 Id,由宏观的电荷移动产生,由变化的电场产生, 无宏观的电荷移动,有热效应,无热效应,可产生涡旋的磁场,可产生涡旋的磁场,2020/8/5,12,4. 位移电流的计算,电流强度的定义:,S,两极板间的电场:,位移电流,位移电流等于电位移通量随时间的变化率,位移电流密度等于电位移随时间的变化率,极板面积不变,位移电流密度,2020/8/5,13,麦
3、克斯韦第二条假设:,变化的电场(位移电流)激发感应磁场,5. 全电流安培环路定律,全电流:,传导电流(运流电流)和位移电流之和,全电流定律:,(涡旋磁场),2020/8/5,14,对称美,2020/8/5,15,例1:,解:,(1),(2),当 时:,一圆形平行板电容器,半径为R,两极板与一交变电源相接,电量变化规律为 ,忽略边缘效应,求:(1)极板间位移电流密度;(2)极板间离中心轴线距离为r(rR)处磁场强度H的大小。,2020/8/5,16,二、电场和磁场的基本规律,(静电场是有源场),(静电场是保守场),(2) 稳恒磁场,(磁场是无源场),(磁场是非保守场),1. 静电场和稳恒磁场的基本规律,(1)静 电 场,2. 法拉第电磁感应定律,2020/8/5,17,变化的电场能够激发变化磁场,3. 麦克斯韦的两条基本假设,变化的磁场能够激发感生电场,(1)涡旋电场的假设,涡旋电场,(2)位移电流的假设,感应磁场,自由电荷产生的静 电 场,电场,变化磁场产生的感应电场,自由电流产生的稳恒磁场,磁场,变化电场产生的感应磁场,2020/8/5,18,(1)电场的高斯定理:,(2)电场的环路
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