1、1時變電磁場與電磁波第九章 時變電磁場與電磁波第1頁，共18頁。2學(xué)習(xí)目標(biāo)一、理解全電流的概念二、了解全電流安培環(huán)路定理三、了解Maxwell方程組的積分形式第九章 時變電磁場與電磁波第2頁，共18頁。3 麥克斯韋（1831-1879）英國物理學(xué)家 。 經(jīng)典電磁理論的奠基人 , 氣體動理論創(chuàng)始人之一 。 他提出了有旋電場和位移電流的概念 , 建立了經(jīng)典電磁理論 , 并預(yù)言了以光速傳播的電磁波的存在 。在氣體動理論方面 , 他還提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計規(guī)律。第3頁，共18頁。4 1865 年麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，提出完整的電磁場理論，他的主要貢獻(xiàn)是提出了“有旋電場”和“位移電流”

2、兩個假設(shè)，預(yù)言了電磁波的存在，并計算出電磁波的傳播速度（即光速）。 1888 年赫茲的實驗證實了他的預(yù)言, 麥克斯韋理論奠定了經(jīng)典電動力學(xué)的基礎(chǔ)，為無線電技術(shù)和現(xiàn)代電子通訊技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊前景。 ( 真空中 )第4頁，共18頁。5一 位移電流 全電流安培環(huán)路定理+-I（以 L 為邊做曲面 S1和 S2 ）穩(wěn)恒磁場中,安培環(huán)路定理L很明顯，出現(xiàn)了矛盾！第5頁，共18頁。6 麥克斯韋假設(shè) 電場中某一點位移電流密度等于該點電位移矢量對時間的變化率 位移電流密度 +-IIAB第6頁，共18頁。7 位移電流 位移電流密度 通過電場中某一截面的位移電流等于通過該截面電位移通量對時間的變化率。+- 全電流

3、第7頁，共18頁。81）全電流是連續(xù)的； 2）位移電流和傳導(dǎo)電流一樣激發(fā)磁場； 3）傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱，位移電流不產(chǎn)生焦耳熱。+- 全電流第8頁，共18頁。9 例1 有一圓形平行平板電容器, R=3.0cm ?，F(xiàn)對其充電，使電路上的傳導(dǎo)電流Ic=dQ/dt=2.5A,若略去邊緣效應(yīng), 求（1）兩極板間的位移電流;（2）兩極板間離開軸線的距離為 r=2.0cm的點P 處的磁感強度 。 解 如圖作一半徑為 r平行于極板的圓形回路，通過此圓面積的電位移通量為:第9頁，共18頁。10計算得代入數(shù)據(jù)計算得*第10頁，共18頁。11二 電磁場 麥克斯韋電磁場方程的積分形式 磁場高斯定理 安培環(huán)路定理 靜電

4、場環(huán)路定理 靜電場高斯定理第10章 電磁場與電磁波第11頁，共18頁。12 方程的積分形式麥克斯韋電磁場1）有旋電場麥克斯韋假設(shè)2）位移電流第12頁，共18頁。13麥克斯韋方程組的積分形式及其意義有電介質(zhì)存在時，電位移矢量的高斯定理磁場中的高斯定理（適用于非穩(wěn)情況）第13頁，共18頁。14由電磁感應(yīng)定律導(dǎo)出的在非穩(wěn)條件下變化的磁場與它在空間產(chǎn)生的渦旋電場之間的關(guān)系式，即推廣的法拉弟電磁感應(yīng)定律。在非穩(wěn)條件下的安培環(huán)路定理，這里引入了“位移電流”的重要假說。第14頁，共18頁。15還需要補充三個描述介質(zhì)性質(zhì)的方程式。對于各向同性線性介質(zhì)來說，有：式中， 分別是介質(zhì)的相對介電常數(shù)、相對磁導(dǎo)率和電導(dǎo)

5、率。根據(jù)上述7個方程，原則上可以解決各種宏觀電磁學(xué)問題。第15頁，共18頁。16答：導(dǎo)體內(nèi)部存在的電流稱為傳導(dǎo)電流。在非穩(wěn)恒電流的情況下，傳導(dǎo)電流的電流線是不連續(xù)的。在傳導(dǎo)電流的電流線中斷的地方，電荷分布隨時間變化，因而產(chǎn)生變化的電場存在。麥克斯韋把這種電位移矢量的變化率看作是一種等效電流，稱為位移電流。 傳導(dǎo)電流與位移電流的總和稱為全電流，全電流是連續(xù)的。問題1：什么是傳導(dǎo)電流？什么是位移電流？ 什么是全電流？第16頁，共18頁。172、位移電流與傳導(dǎo)電流的區(qū)別與聯(lián)系？ 兩者在產(chǎn)生磁場方面是等效的，即位移電流磁場也服從安培環(huán)路定理。聯(lián)系：區(qū)別：（1）傳導(dǎo)電流意味著電荷的流動，而位移電流來源于電場的變化。無電荷的宏觀定向移動。（2）傳導(dǎo)電流通過導(dǎo)體時放出焦耳熱，而位移電流通過空間或介質(zhì)時，并不產(chǎn)生焦耳楞次熱。第17頁，共18頁。18（3）在通