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1、大学物理电子教案,(麦氏方程),回顾第十三章：,2.动生电动势,1.法拉第电磁感应定律：,3.感生电动势,对闭合回路：,4.自感、互感的意义，自感系数L、互感系数M的计算。,5.磁场能量和磁场能量密度的概念及计算,重点：感应电场、感应电动势,（概念、计算）,第14章 麦克斯韦方程组,141 位移电流 全电流定理,1.位移电流的提出,安培环路定理 均适用。,相互矛盾！,原因：磁场不稳定 或 传导电流不连续。,麦克斯韦的新观念,ID,（全电流=位移电流+传导电流）,全电流是连续的。,从安培环路定理引出：,对于 S2：,2.位移电流的产生：,=ID,（1）位移电流是什么？,定义：通过电场中某截面的位
2、移电流，等于通过该截面的电位移通量对时间的变化率。,（2）位移电流是怎样产生的？,是变化的电场产生的！,（3）位移电流的方向?,ID 的方向 与 I 的方向一致！,分析电容器充电时的情况：,传导电流密度,jD,3.位移电流的性质,1）ID的实质是变化电场，,ID不产生焦耳热！,2）ID在激发磁场方面与I等效,在S2面没有传导电流，但有ID：,3）ID激发的磁场B与其成右手螺旋关系：,位移电流密度：,142 麦克斯韦方程组,1.麦克斯韦电磁理论的确立,*总结了静电场和稳恒磁场的基本实验规律,*为解释法拉第电磁感应定律提出了感应电场的新理论,*为解决非稳恒磁场的问题提出了位移电流的新思想,结合起来
3、，推广到一般的电磁场：,10,20,30,40,这就是 麦克斯韦方程组的积分形式。,全电流定理,各方程的物理意义：,麦克斯韦方程组：,有源场,(2)在任何磁场中，通过任何闭合曲面的磁通量 恒等于0。,无源场,(3)一般地，电场强度E沿任意闭合环路的积分等于 穿过该环路磁通量随时间变化率的负值。,有旋场,有旋场,(1)在任何电场中，通过任何闭合曲面的电通量等于 该闭合曲面内自由电荷的代数和。,(4)磁场强度H沿任意闭合环路的积分，等于穿过该 环路传导电流和位移电流的代数和。,30 麦克斯韦电磁理论是物理学史上的一次重大突破,20 麦克斯韦方程组中各积分式的意义（微分形式略）,40 麦克斯韦方程并
4、非完全对称，你是否想修改？,不仅是空间的函数而且是时间的函数，内容丰富。,*指出 光波就是电磁波。,10 麦克斯韦方程组中的,*解释 一切宏观的电磁现象；,*预言 电磁波的存在；,注意：,例1.一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。设其正在充放电，电荷按规律Q=Qosint 变化，忽略边缘效应。求：两极板间任意点的 jD 和 B？,解：,平行板之间的电场为,D=,jD均匀分布在横截面上，与传导电流同向。,则：,忽略边缘效应,两极板间为均匀电场,根据柱对称,在极板间取半径为r的同心圆环为积分回路：,r a时：,0,r a时：,0,可见:位移电流均匀分布在极板间的横截面上,I+ID=,I+ID=,
5、根据全电流定理：,r=a处：,*一般变化的电场产生的磁场很小。,例：a=5cm，,Bmax=310-7 T,当时无法验证,若,注意：,则,在上例中两极板间的位移电流为jD,极板间的 磁场为:,则该磁场就是位移电流jD所激发.这个说法对吗？,不对!,例2.一空气平行板电容器，略去边缘效应。,1）充电完毕后，断开电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有 jD？,2）充电完毕后，仍接通电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有 jD？为什么？,jD=0,jD0,D改变,例3.两极板都是半径为 R 的圆形导体片,在充电时,板间电场强度 的变化率为 dE/dt,若略去边缘效应,则两板间的位移电流为
6、：,例4.一平行板电容器（略去边缘效应）在充电时，沿环路 L1、L2 磁场强度的环流中必有,143电磁场的物质性,实验证实：,电磁场客观存在的一种物质形态,一切物质具有基本属性：能量、质量、动量。,1.电磁场能量,（1）能量密度,静电场的能量密度：,稳恒磁场的能量密度：,变化的电磁场同时具有电场能和磁场能：,一般地：,（2）能流密度矢量,定义：电磁波的能流密度,又称坡印廷矢量,电磁波的波强,注：S 不仅适用于变化的电磁场,也适用于稳恒场。,在稳恒场中，电磁能也是场传播的。,例：直流电路中的能量传递。,电源：,R,+,负载：,结论：,1电源的能量是通过电磁场从电源的侧面传出;,2电阻消耗的能量是
7、通过电磁场从电阻侧面传入。,导线起引导场能的作用,2.电磁场质量,电磁场具有有限的运动速度C，则其具有一定的质量M。,由相对论质能关系：,E=MC2,设单位体积中,电磁场质量为m,能量为：,w=mC2,质量密度,3.电磁场物质性的特点,（1）没有静止质量；,mo=0,（2）电磁场以波的形式传播，以粒子的形式与实物相互作用；,（3）电磁场可相互迭加，同时占据同一空间；,（4）电磁波的波速与参照系无关。,本次作业,13T1714T1、T2、T3,独立认真完成作业！,下一次课请带大学物理下册,第13、14章 小测验,2.一无限长直导线通以电流,紧靠直导线有一矩形线框,线框与直导线在同一平面内,求线框中的感应电动势。,3.一磁感应强度为B的均匀磁场垂直于金属线框平面.线框中串有电阻R和电感线圈L,线框平行线之间的距离为l.另一金属杆AB与线框接触，并沿线框的平行线以速度v向右作匀速滑动求（）线框中的电流（）电流的最大值,4.试述位移电流与传导 电流的异同.,1.一对巨大的圆形极板电容器，电容为C，加上交流电，求极板间位移电流。,
