位移电流真空中麦克斯维方程组NEW省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组+-教材：第教材：第13章章13.1节（书本上内节（书本上内容为有介质时方程，无需认真阅容为有介质时方程，无需认真阅读；读；13.2节不做要求）节不做要求）作业：练习作业：练习20零、零、回想：回想：电流强度、电流密电流强度、电流密度（第度（第9 9章，概念）章，概念）一、一、位移电流位移电流 全电流安培环全电流安培环路定理路定理（注意与传导电流区分）（注意与传导电流区分）二、二、电磁场电磁场 麦克斯韦电磁场麦克斯韦电磁场方程方程积分形式（仅真空中）积分形式（仅真空中）第第1页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组18奥斯特奥斯特电电磁磁1831年法拉第年法拉第磁磁电电产生产生产生产生改变电场改变电场磁场磁场改变磁场改变磁场电场电场激发激发引入引入 第第2页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组非真空时非真空时静电场和稳恒磁场基本规律静电场和稳恒磁场基本规律静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场变变 课外课外 第第3页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组 真空中真空中电磁场规律：电磁场规律：对静电场：对静电场：对稳恒磁场：对稳恒磁场：有改变磁场：有改变磁场：思索思索 第第4页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组5一、问题提出一、问题提出一、问题提出一、问题提出对稳恒电流对稳恒电流对稳恒电流对稳恒电流对对对对S S1 1面面面面对对对对S S2 2面面面面矛矛矛矛盾盾盾盾 稳恒磁场安培环路定理已不稳恒磁场安培环路定理已不稳恒磁场安培环路定理已不稳恒磁场安培环路定理已不适合用于非稳恒电流电路。适合用于非稳恒电流电路。适合用于非稳恒电流电路。适合用于非稳恒电流电路。改变磁场改变磁场改变磁场改变磁场产生感生电场产生感生电场产生感生电场产生感生电场改变电场改变电场改变电场改变电场产生磁场产生磁场产生磁场产生磁场非稳恒电流情况：非稳恒电流情况：非稳恒电流情况：非稳恒电流情况：+-第第5页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组6处理问题思绪：处理问题思绪：处理问题思绪：处理问题思绪：寻找极板上传导电流与极板间寻找极板上传导电流与极板间寻找极板上传导电流与极板间寻找极板上传导电流与极板间 改变电场之间关系。改变电场之间关系。改变电场之间关系。改变电场之间关系。二、二、二、二、位移电流假设位移电流假设位移电流假设位移电流假设非稳恒电路中，在传非稳恒电路中，在传非稳恒电路中，在传非稳恒电路中，在传导电流中止处必发生电荷导电流中止处必发生电荷导电流中止处必发生电荷导电流中止处必发生电荷分布改变。分布改变。分布改变。分布改变。出现矛盾原因：出现矛盾原因：出现矛盾原因：出现矛盾原因：非稳恒情况下传导电流不连续。非稳恒情况下传导电流不连续。非稳恒情况下传导电流不连续。非稳恒情况下传导电流不连续。电容器在充放电过程中，电容器在充放电过程中，传导电流在两极板传导电流在两极板传导电流在两极板传导电流在两极板之间中止，之间中止，之间中止，之间中止，造成极板上电荷积累随时间改变，使造成极板上电荷积累随时间改变，使得得两极板间电场随时间改变两极板间电场随时间改变。+-第第6页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组7麦克斯韦假设这种电场改变麦克斯韦假设这种电场改变能够等效为一个能够等效为一个电流，称为电流，称为位移电流位移电流。能够得到，某一时刻位能够得到，某一时刻位移电流大小和方向，和该时移电流大小和方向，和该时刻电路中传导电流大小和方刻电路中传导电流大小和方向一样。向一样。强调：强调：位移电流是由改变电场等效而来。位移电流是由改变电场等效而来。这么，在传导电流中止地方，就有位移电流这么，在传导电流中止地方，就有位移电流接上去了，保持了电流连续性。接上去了，保持了电流连续性。+-第第7页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组公式（真空时）公式（真空时）设极板面积为设极板面积为设极板面积为设极板面积为S S，某时刻极板上自由电荷面，某时刻极板上自由电荷面，某时刻极板上自由电荷面，某时刻极板上自由电荷面密度为密度为密度为密度为 ，两极板间，电场强度、电位移及电位两极板间，电场强度、电位移及电位移通量分别为：移通量分别为：电位移通量随时间改变率等电位移通量随时间改变率等电位移通量随时间改变率等电位移通量随时间改变率等于导线中传导电流强度。于导线中传导电流强度。于导线中传导电流强度。于导线中传导电流强度。麦克斯韦称麦克斯韦称麦克斯韦称麦克斯韦称 为位移电流。为位移电流。为位移电流。为位移电流。+-第第8页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组9位移电流强度：位移电流强度：位移电流密度：位移电流密度：即：即：电场中某点位移电流密度等于该点电位移矢量对时电场中某点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间改变率；间改变率；经过电场中某面积位移电流强度等于经过该经过电场中某面积位移电流强度等于经过该面积电位移通量对时间改变率。面积电位移通量对时间改变率。麦克斯韦从理论上推出麦克斯韦从理论上推出位移电流和改变电位移电流和改变电场之间关系场之间关系。得到：。得到：第第9页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组10麦克斯韦深入假设：麦克斯韦深入假设：位移电流和传导电流一样在位移电流和传导电流一样在其周围空间也能激发磁场，而且这磁场与等值传其周围空间也能激发磁场，而且这磁场与等值传导电流所激发磁场完全相同。导电流所激发磁场完全相同。所所以以，在在非非稳稳恒恒情情况况下下，安安培培环环路路定定理理普普通形式通形式为：为：位位位位移移移移电电电电流流流流传传传传导导导导电电电电流流流流(全电流安培环路定理全电流安培环路定理全电流安培环路定理全电流安培环路定理)三、三、全电流安培环路定理全电流安培环路定理全电流安培环路定理全电流安培环路定理第第10页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组11麦克斯韦提出麦克斯韦提出麦克斯韦提出麦克斯韦提出全电流全电流全电流全电流概念：概念：概念：概念：（处理了非稳恒情况电流连续性问题）（处理了非稳恒情况电流连续性问题）（处理了非稳恒情况电流连续性问题）（处理了非稳恒情况电流连续性问题）第第11页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组12位移电流含有磁效应位移电流含有磁效应位移电流含有磁效应位移电流含有磁效应与传导电流相同。与传导电流相同。与传导电流相同。与传导电流相同。第第12页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组载流子宏观载流子宏观定向运动定向运动改变电场和极化改变电场和极化电荷微观运动电荷微观运动只在导体中存在只在导体中存在并产生焦耳热并产生焦耳热无焦耳热，无焦耳热，在导体、电介质、在导体、电介质、真空中均存在真空中均存在都能激发磁场都能激发磁场起源起源特点特点共同点共同点传导电流传导电流位移电流位移电流四、位移电流、传导电流比较四、位移电流、传导电流比较第第13页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组14例例例例：半半半半径径径径R R=0.1m=0.1m两两两两块块块块导导导导体体体体圆圆圆圆板板板板，组组组组成成成成空空空空气气气气平平平平板板板板电电电电容容容容器器器器。充充充充电电电电时时时时，极极极极板板板板间间间间电电电电场场场场强强强强度度度度以以以以d dE/E/d dt t=10=101212VmVm-1-1s s-1-1 改改改改变变变变率率率率增增增增加加加加。求求求求：（1 1）两两两两极极极极板板板板间间间间位位位位移移移移电电电电流流流流I ID D；（2 2）距距距距两两两两极极极极板板板板中中中中心心心心连连连连线线线线为为为为 r r（r r R R）处处处处磁磁磁磁感感感感应应应应强强强强度度度度B Br r 和和和和r r=R=R处处处处磁磁磁磁感应强度感应强度感应强度感应强度B BR R（忽略边缘效应）（忽略边缘效应）（忽略边缘效应）（忽略边缘效应）解：解：解：解：忽略边缘效应，两极板间电场可视为均匀分布忽略边缘效应，两极板间电场可视为均匀分布忽略边缘效应，两极板间电场可视为均匀分布忽略边缘效应，两极板间电场可视为均匀分布两板间位移电流为：两板间位移电流为：两板间位移电流为：两板间位移电流为：第第14页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组15依依依依据据据据对对对对称称称称性性性性，以以以以两两两两板板板板中中中中心心心心连连连连线线线线为为为为圆圆圆圆心心心心、半半半半径径径径为为为为r r作作作作闭闭闭闭合合合合回路回路回路回路L L，由全电流定律有：，由全电流定律有：，由全电流定律有：，由全电流定律有：当当当当 r=R r=R 时：时：时：时：第第15页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组16 麦克斯韦提出涡旋电场和位移电流假说麦克斯韦提出涡旋电场和位移电流假说关键关键思想思想是：是：改变磁场能够激发涡旋电场，改变电场改变磁场能够激发涡旋电场，改变电场能够激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立，能够激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立，它们相互联络、相互激发组成一个统一电磁场。它们相互联络、相互激发组成一个统一电磁场。将电场和磁场全部规律综合起来，麦克斯韦将电场和磁场全部规律综合起来，麦克斯韦终于建立了完整电磁场理论体系。终于建立了完整电磁场理论体系。这个电磁场理论体系关键就是麦克斯韦方程组这个电磁场理论体系关键就是麦克斯韦方程组。五、麦克斯韦方程组五、麦克斯韦方程组第第16页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组17 空间现有静电场和稳恒磁场，又有改变电空间现有静电场和稳恒磁场，又有改变电空间现有静电场和稳恒磁场，又有改变电空间现有静电场和稳恒磁场，又有改变电场和改变磁场。场和改变磁场。场和改变磁场。场和改变磁场。静止电荷产生静电场静止电荷产生静电场改变磁场产生感生电场改变磁场产生感生电场传导电流磁场传导电流磁场改变电场（位移电流）磁场改变电场（位移电流）磁场五、麦克斯韦方程组（续）五、麦克斯韦方程组（续）第第17页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组181、电场高斯定理、电场高斯定理静电场是有源场、感生电场是无源场。静电场是有源场、感生电场是无源场。表示：表示：表示：表示：经过任意闭合面电通量等于该曲面所包围经过任意闭合面电通量等于该曲面所包围经过任意闭合面电通量等于该曲面所包围经过任意闭合面电通量等于该曲面所包围 自由电荷代数和除以自由电荷代数和除以自由电荷代数和除以自由电荷代数和除以 。第第18页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组192、磁场高斯定理、磁场高斯定理传导电流、位移电流产生磁场都是无源场。传导电流、位移电流产生磁场都是无源场。表示：表示：经过任意闭合面磁通量恒等于零。经过任意闭合面磁通量恒等于零。第第19页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组203、电场环路定理、电场环路定理静电场是保守场，改变磁场能够激发涡旋电场。静电场是保守场，改变磁场能够激发涡旋电场。静电场是保守场，改变磁场能够激发涡旋电场。静电场是保守场，改变磁场能够激发涡旋电场。表示：表示：表示：表示：电场强度沿任意闭合曲线线积分等于以该曲线为电场强度沿任意闭合曲线线积分等于以该曲线为电场强度沿任意闭合曲线线积分等于以该曲线为电场强度沿任意闭合曲线线积分等于以该曲线为边界任意曲面磁通量对时间改变率负值。边界任意曲面磁通量对时间改变率负值。边界任意曲面磁通量对时间改变率负值。边界任意曲面磁通量对时间改变率负值。第第20页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组214、全电流安培环路定理、全电流安培环路定理传导电流和改变电场都能够激发涡旋磁场。传导电流和改变电场都能够激发涡旋磁场。表示：表示：表示：表示：磁感应强度沿任意闭合曲线线积分等于穿过以磁感应强度沿任意闭合曲线线积分等于穿过以磁感应强度沿任意闭合曲线线积分等于穿过以磁感应强度沿任意闭合曲线线积分等于穿过以该曲线为边界曲面全电流该曲线为边界曲面全电流该曲线为边界曲面全电流该曲线为边界曲面全电流 倍。倍。倍。倍。第第21页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组22这四个方程是关于这四个方程是关于这四个方程是关于这四个方程是关于真空真空真空真空麦克斯韦方程组积分麦克斯韦方程组积分麦克斯韦方程组积分麦克斯韦方程组积分形式。形式。形式。形式。在有介质情况下在有介质情况下在有介质情况下在有介质情况下，利用电位移矢量和磁场，利用电位移矢量和磁场，利用电位移矢量和磁场，利用电位移矢量和磁场强度矢量。强度矢量。强度矢量。强度矢量。第第22页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组23 电磁场基本问题就是在给定边界条件下，利用介质方电磁场基本问题就是在给定边界条件下，利用介质方电磁场基本问题就是在给定边界条件下，利用介质方电磁场基本问题就是在给定边界条件下，利用介质方程和对带电粒子受力分析，求解麦克斯韦方程组，得到场程和对带电粒子受力分析，求解麦克斯韦方程组，得到场程和对带电粒子受力分析，求解麦克斯韦方程组，得到场程和对带电粒子受力分析，求解麦克斯韦方程组，得到场量时空分布规律，并在工程实际中加以应用。量时空分布规律，并在工程实际中加以应用。量时空分布规律，并在工程实际中加以应用。量时空分布规律，并在工程实际中加以应用。【课外课外】利用矢量分析这一数学工具，可将积分利用矢量分析这一数学工具，可将积分形式方程组改写为对称性更高微分形式。形式方程组改写为对称性更高微分形式。第第23页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组24 以麦克斯韦方程组为关键电磁理论，是经典物以麦克斯韦方程组为关键电磁理论，是经典物以麦克斯韦方程组为关键电磁理论，是经典物以麦克斯韦方程组为关键电磁理论，是经典物理学最引以自豪成就之一。它所揭示出电磁相互作理学最引以自豪成就之一。它所揭示出电磁相互作理学最引以自豪成就之一。它所揭示出电磁相互作理学最引以自豪成就之一。它所揭示出电磁相互作用完美统一，为物理学家树立了这么一个信念：用完美统一，为物理学家树立了这么一个信念：用完美统一，为物理学家树立了这么一个信念：用完美统一，为物理学家树立了这么一个信念：麦克斯韦方程组在电磁学中地位，如同牛顿运麦克斯韦方程组在电磁学中地位，如同牛顿运麦克斯韦方程组在电磁学中地位，如同牛顿运麦克斯韦方程组在电磁学中地位，如同牛顿运动定律在力学中地位一样。动定律在力学中地位一样。动定律在力学中地位一样。动定律在力学中地位一样。物质各种相互作用物质各种相互作用物质各种相互作用物质各种相互作用在更高层次上应该是统一在更高层次上应该是统一在更高层次上应该是统一在更高层次上应该是统一另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。第第24页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组25 麦克斯韦方程组一个直接主要推论是预言了麦克斯韦方程组一个直接主要推论是预言了电磁波存在。电磁波存在。依据交变电场（或磁场）可在周围产生交变依据交变电场（或磁场）可在周围产生交变磁场（或电场）。麦克斯韦认为这种交变电磁场磁场（或电场）。麦克斯韦认为这种交变电磁场可不停由振源向远处传输开来，电磁振荡在空间可不停由振源向远处传输开来，电磁振荡在空间传输就形成了传输就形成了电磁波电磁波。麦克斯韦还推导出了麦克斯韦还推导出了电磁波在真空中传输速电磁波在真空中传输速度度为：为：并由此推断光就是电磁波。并由此推断光就是电磁波。第第25页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组26深刻、完美、新奇麦克斯韦方程组于深刻、完美、新奇麦克斯韦方程组于1964年年提出，但开始并不被人们接收。直到提出，但开始并不被人们接收。直到1888年，赫年，赫兹用试验证实了电磁波存在，并证实了电磁波不兹用试验证实了电磁波存在，并证实了电磁波不但传输速度和光速一样，而且有类似光特征（反但传输速度和光速一样，而且有类似光特征（反射、折射、衍射、偏振等）。从此麦克斯韦方程射、折射、衍射、偏振等）。从此麦克斯韦方程组才被世人公认。组才被世人公认。麦克斯韦不但将电学与磁学完全统一起来，麦克斯韦不但将电学与磁学完全统一起来，而且又将他们与光学统一起来，实现了物理学史而且又将他们与光学统一起来，实现了物理学史上继牛顿力学建立和能量守恒提出以来第三次大上继牛顿力学建立和能量守恒提出以来第三次大综合。综合。第第26页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组27麦克斯韦贡献不但在于科学理论本麦克斯韦贡献不但在于科学理论本身，而且为后人提供了丰富科学思想和身，而且为后人提供了丰富科学思想和研究方法。值得指出是，他是英国科学研究方法。值得指出是，他是英国科学史上创建和领导了在当代科学革命起先史上创建和领导了在当代科学革命起先锋作用卡文迪许试验室，并为该试验室锋作用卡文迪许试验室，并为该试验室立下了方针、政策和宗旨，指导试验室立下了方针、政策和宗旨，指导试验室培养了无数科学人才，取得了大量出色培养了无数科学人才，取得了大量出色结果。结果。第第27页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组28第第28页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组29 麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦（1831-18791831-1879）英国物理学家。经典电磁理英国物理学家。经典电磁理英国物理学家。经典电磁理英国物理学家。经典电磁理论奠基人论奠基人论奠基人论奠基人 ,气体动理论创始气体动理论创始气体动理论创始气体动理论创始人之一。他提出了人之一。他提出了人之一。他提出了人之一。他提出了涡旋电场涡旋电场涡旋电场涡旋电场和和和和位移电流位移电流位移电流位移电流概念概念概念概念 ,建立了经建立了经建立了经建立了经典电磁理论典电磁理论典电磁理论典电磁理论 ,并并并并预言了以光预言了以光预言了以光预言了以光速传输电磁波存在速传输电磁波存在速传输电磁波存在速传输电磁波存在。在气体。在气体。在气体。在气体动理论方面动理论方面动理论方面动理论方面 ,他还提出了气他还提出了气他还提出了气他还提出了气体分子按速率分布统计规律。体分子按速率分布统计规律。体分子按速率分布统计规律。体分子按速率分布统计规律。第第29页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组30 1865 1865 年麦克斯韦在总结前人工作基础年麦克斯韦在总结前人工作基础年麦克斯韦在总结前人工作基础年麦克斯韦在总结前人工作基础 上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出了了了了“涡旋电场涡旋电场涡旋电场涡旋电场”和和和和“位移电流位移电流位移电流位移电流”两个假设，从两个假设，从两个假设，从两个假设，从而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度（即（即（即（即光速光速光速光速）。）。）。）。1888 1888 年赫兹试验证实了他预言，麦克斯韦理年赫兹试验证实了他预言，麦克斯韦理年赫兹试验证实了他预言，麦克斯韦理年赫兹试验证实了他预言，麦克斯韦理论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和当代论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和当代论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和当代论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和当代电子通讯技术发展开辟了辽阔前景。电子通讯技术发展开辟了辽阔前景。电子通讯技术发展开辟了辽阔前景。电子通讯技术发展开辟了辽阔前景。(真空真空真空真空中中中中 )第第30页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组31麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦麦克斯韦 在在1999年，英国广播企年，英国广播企业（业（BBC）所评选出）所评选出10来最来最伟大伟大10位思想家中麦克斯韦位思想家中麦克斯韦与马克思、爱因斯坦、牛顿与马克思、爱因斯坦、牛顿等人一起榜上有名，他排名等人一起榜上有名，他排名第九。第九。后由英国杂志物理世后由英国杂志物理世界在界在100位著名物理学家位著名物理学家中选出中选出10位最伟大者中，麦位最伟大者中，麦克斯韦紧跟爱因斯坦和牛顿克斯韦紧跟爱因斯坦和牛顿排名第三。排名第三。第第31页页位移电流、真空中麦克斯韦方程组位移电流、真空中麦克斯韦方程组32 end赫兹赫兹-德国物理学家德国物理学家 赫兹对人类伟大贡献是赫兹对人类伟大贡献是用试验用试验证实了电磁波存在，证实了电磁波存在，发觉了光电效应发觉了光电效应。1888年，成了近代科学年，成了近代科学史上一座里程碑。开创了史上一座里程碑。开创了无无线电电子技术线电电子技术新纪元。新纪元。赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对他寄以更大期望时，他却于他寄以更大期望时，他却于1894年因血中毒逝世，年因血中毒逝世，年仅年仅36岁。为了纪念他功劳，人们用他名字来命名岁。为了纪念他功劳，人们用他名字来命名各种波动频率单位，简称各种波动频率单位，简称“赫赫”。第第32页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波 麦克斯韦麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家英国物理学家.经典电磁理经典电磁理论奠基人论奠基人,气体动理论创始气体动理论创始人之一人之一.他提出了有旋场和他提出了有旋场和位移电流概念位移电流概念,建立了经典建立了经典电磁理论电磁理论,并预言了以光速并预言了以光速传输电磁波存在传输电磁波存在 .在气体动在气体动理论方面理论方面,他还提出了气体他还提出了气体分子按速率分布统计规律分子按速率分布统计规律.课外课外 非真空方程组讲解非真空方程组讲解 第第33页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波 1865 年麦克斯韦在总结前人工作基础年麦克斯韦在总结前人工作基础 上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出上，提出完整电磁场理论，他主要贡献是提出了了“有旋电场有旋电场”和和“位移电流位移电流”两个假设，从两个假设，从而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度而预言了电磁波存在，并计算出电磁波速度（即（即光速光速）.1888 年赫兹试验证实了他预言年赫兹试验证实了他预言,麦克斯韦麦克斯韦理论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和理论奠定了经典动力学基础，为无线电技术和当代电子通讯技术发展开辟了辽阔前景当代电子通讯技术发展开辟了辽阔前景.(真空真空中中 )第第34页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波一一 位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理+-I（以（以 L 为边做任意曲面为边做任意曲面 S）稳恒磁场中稳恒磁场中,安培环路定理安培环路定理第第35页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波 麦克斯韦假设麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间改变率该点电位移矢量对时间改变率.位移电流密度位移电流密度+-IIAB第第36页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波 位移电流位移电流 位移电流密度位移电流密度 经过经过电场中某一截面电场中某一截面位移电流等于经过该截面电位移电流等于经过该截面电位移通量对时间改变率位移通量对时间改变率.+-全电流全电流第第37页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波1）全电流是连续；）全电流是连续；2）位移电流和传导电流一样激发磁场；）位移电流和传导电流一样激发磁场；3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.+-全电流全电流第第38页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波 例例1 有一圆形平行平板电容器有一圆形平行平板电容器,.现对现对其充电其充电,使电路上传导电流使电路上传导电流 ,若若略去边缘效应略去边缘效应,求求（1）两极板间位移电流）两极板间位移电流;（2）两极板）两极板间离开轴线距离为间离开轴线距离为 点点 处磁感强度处磁感强度.*解解 如图作二分之如图作二分之一径一径 为为 平行于极板圆平行于极板圆形回路，经过此圆面积形回路，经过此圆面积电位移通量为电位移通量为第第39页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波计算得计算得代入数据计算得代入数据计算得*第第40页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波二二 电磁场电磁场 麦克斯韦电磁场方程积分形式麦克斯韦电磁场方程积分形式 磁场高斯定理磁场高斯定理 安培环路定理安培环路定理 静电场环流定理静电场环流定理 静电场高斯定理静电场高斯定理第第41页页位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场、电磁波方程积分形式方程积分形式麦克斯韦电磁场麦克斯韦电磁场1）有旋电场）有旋电场麦克斯韦假设麦克斯韦假设2）位移电流）位移电流第第42页页