位移电流麦克斯韦方程公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,麦克斯韦方程组,电磁场,第十一章,第1页,第1页,J.C.Maxwel,英国物理学家,麦克斯韦,(1831-1879),第2页,第2页,电流连续性问题,包括有电阻、电感线圈,电路是连续。,考虑一个包括有电容电路,R,L,I,I,问题：在电流非稳恒状态下安培,14-1,位移电流,H,d,l,.,=,I,对,面,S,L,0,对,面,S,I,I,+,+,+,+,+,+,S,S,L,环路定理是否正确？,第3页,第3页,S,2,q,q,D,+,+,+,+,+,+,+,+,+,I,I,+,0,0,作一高斯面,由高斯定理：,=,0,q,.,D,d,S,=,s,.,D,d,S,s,1,=,s,2,.,D,d,S,+,S,1,S,设,第4页,第4页,d,=,I,d,t,q,上式最左端是,传导电流,，若把最右端,电位移通量时间改变率,看作为一个电流，那么电流就连续了。麦克斯韦把这种电流称为,位移电流,.,d,I,=,d,d,t,D,d,d,t,=,D,=,=,t,D,.,d,S,s,=,t,D,.,d,S,s,2,d,d,t,s,.,D,d,S,2,=,=,D,.,q,=,s,D,d,S,2,由上面得到,s,第5页,第5页,位移电流方向和传导电流是否相同？,放电时：,q,D,d,I,c,I,与,方向相同,充电时：（同窗自证）,D,t,与,方向相反,D,D,t,c,I,+,+,+,+,q,+,D,+,q,c,I,第6页,第6页,d,I,=,d,d,t,D,讨论：,1.,在上述例子里，位移电流只存在于电容器两极板,d,D,t,=,j,通过一个横截面同时存在,传导电流、运流电流,及,位移,之间，而传导电流只存在于导线,中,。,在普通情况下，,电流,。这三电流之和称为,全电流,.,2.,位移电流在产生磁场这一点上和传导,电流完全相同。,第7页,第7页,3.,在真空中位移电流无热效应。在介质中位移电流有热效应，但是并不遵守焦耳定律,.,4.,由位移电流产生磁场也是有旋场。,H,t,D,5,、,位移电流与磁场之间关系如图。,第8页,第8页,6.,全电流定理,用全电流定理就能够处理前面充电电路中矛盾,第9页,第9页,P,解,(1),例 平板电容器均匀充电,板半径为,内部充斥介质,求：,1),（忽略边沿效应,2),第10页,第10页,2),过,P,点垂直轴线作一圆环,等效为位移电流均匀通过圆柱体,由全电流定理,若,P,r,第11页,第11页,麦克斯韦方程组,第12页,第12页,静电场,静磁场,假如电场及磁场都在随时间改变，改变磁场产生电场，,11-2,麦克斯韦方程积分形式,改变电场产生磁场，电场和磁场不可分割，称为,电磁场。,第13页,第13页,电磁场场方程,（麦克斯韦方程积分形式）,静止电荷产生静电场,改变磁场产生感生电场,=0,一、电场性质,第14页,第14页,传导电流磁场,位移电流磁场,二、磁场性质,三、改变电场和磁场关系,第15页,第15页,静止电荷产生静电场,改变磁场产生感生电场,四、,改变磁场和电场关系,=,0,第16页,第16页,麦克斯韦方程积分形式：,第17页,第17页,1.,数学上定理,Gauss,定理,Stokes,定理,梯度,散度,旋度,算符,直角坐标系,11-3,麦克斯韦 方程微分形式,哈密顿算符,第18页,第18页,2.,微分形式,积分形式,微分形式,第19页,第19页,3,电磁场物质性、场量相对性、规律绝对性,一,.,物质存在形式,两种基本形式,实物和场,电磁场,能量密度,质量密度,动量密度,第20页,第20页,大量试验证实场有,质量和动量 如光压等,场与实物互相转化,正负电子对湮没,二,.,电磁场量相对性与运动规律绝对性,研究问题是：两个相对运动惯性系中在拟定期空点,P,S,系,系,场量,场量,第21页,第21页,在,条件下,在不同参考系中，场量是不相同，但均满足电磁,场基本方程,第22页,第22页,即，,在一个参考系中只有静电场,不但有电场尚有磁场,如,则,第23页,第23页,由变换,很容易得到,在,S,系 内,第24页,第24页,解：取电荷在其静止参考系为系,试验室参考系为系,例,3,匀速运动点电荷电磁场量已知：试验室参考系中点电荷,求：,运动速度,系中,分量式,第25页,第25页,由场量变换得,第26页,第26页,q,通过坐标原点时,高斯定理也适合用于运动电荷电场,各方向场强不同，但电力线总条数不变,第27页,第27页,环流,低速时,静电场,第28页,第28页,