《第16章变化的电磁场ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第16章变化的电磁场ppt课件（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电源、电动势电源、电动势1.电源:将其它方式的能量将其它方式的能量转变为电能的安装。能的安装。在在电源内部存在一非静源内部存在一非静电场 Ek 。电源电源 负载负载Ek等于等于电源把源把单位正位正电荷从荷从负极板极板经电源内部源内部挪挪动到正极到正极时所作的功。所作的功。单位位:伏特伏特(V)。2.电动势:3. i: 标量Ek ：是非静：是非静电场场强习惯上上说的方向本的方向本质是指是指 非静非静电场EK的方向。的方向。电动势的指向：的指向： 负极板负极板沿电源内部沿电源内部正极板正极板i4.4.电源源电动势的大小只取决于的大小只取决于电源本身的性源本身的性质，而与外，而与外电路无关。路无关。
2、第第16章章 变化的化的电磁磁场第第1616章章 电磁感磁感应电 流流磁磁 场产 生生感感应电流流 1831年法拉第年法拉第闭合回路闭合回路变化变化实验实验产生产生一、电磁感应景象一、电磁感应景象16-1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景
3、象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化变化变化一、电磁感应景象一、电磁感应景象变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化结论当穿过一个闭合导体回路所当穿过一个闭合导体回路所围面积的磁通量发生变化时，围面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生电流，这一回路中就会产生电流，这一景象叫电磁感应景象景象叫电磁感应景象 闭合回路中感合回路中感应电流流产生的磁生的磁场总是妨碍引起感是妨碍引起感应电流的磁通量的流的磁通量的变化化1.定律：定律：B感感I感感 f 0f 0B
4、I感感 f0 f0，阐明明 i的方向与的方向与L的的绕行方向一行方向一样；假假设 i 0，阐明明 i的方向与的方向与L的的绕行方向相反。行方向相反。2回路的回路的绕行方向与回路的正法行方向与回路的正法 线方向遵守右手螺旋关系。方向遵守右手螺旋关系。回路的正法回路的正法线方向的商定：方向的商定：1恣意恣意选定回路定回路L的的绕行方向。行方向。四、运用法拉第电磁感应定律解题的方法四、运用法拉第电磁感应定律解题的方法例例1:1:均匀磁场均匀磁场解：解：设绕行方向取如行方向取如图的回路方向的回路方向按商定按商定 000电动势的方向与所的方向与所设绕行方向一致行方向一致正号正号阐明明:两种两种绕行方向得
5、到的行方向得到的结果一果一样解：解：解：解：设设当当当当I I 0 0时时，电电流方向如流方向如流方向如流方向如图图例例例例2.2.2.2.直直直直导线导线通交流通交流通交流通交流电电是大于零的常数是大于零的常数) )置于磁导率为置于磁导率为 的介质中的介质中设回路回路L方向如方向如图,xo建坐建坐标系如系如图在恣意坐在恣意坐标处x取一面元取一面元求：与其共面的求：与其共面的求：与其共面的求：与其共面的N N N N匝矩形回路中的感匝矩形回路中的感匝矩形回路中的感匝矩形回路中的感应电动势应电动势( (其中其中I0 I0 和和 面元所在面元所在处磁磁场交交变的的电动势 0 r当直当直导线的的电流
6、被切断后，流被切断后，沿着沿着导线环流流过的的电荷荷约为：(B) (C) (D) (A)Ira解：解：导线在在环中心中心处的磁的磁场：环中的感中的感应电动势：感感应电流：流：导线环流流过的的电荷：荷：习题习题16-2 一内外半径分别为一内外半径分别为R1, R2的均匀带电平面的均匀带电平面圆环，电荷面密度为圆环，电荷面密度为s，其中心有一半径为，其中心有一半径为 r 的导体小的导体小环环(R1 r)，二者同心共面如图设带电圆环以变角速，二者同心共面如图设带电圆环以变角速度度w =w(t)绕垂直于环面的中心轴旋转，导体小环中的绕垂直于环面的中心轴旋转，导体小环中的感应电流感应电流i等于多少？方向
7、如何等于多少？方向如何(知小环的电阻为知小环的电阻为R)？ R1R2rs sw (t)w (t)ldl均匀均匀带电平面平面圆环在在环中心中心处的磁的磁场：回路回路动引起的引起的动生生电动势 动i磁磁场变引起的感生引起的感生电动势 感感i感感应电动势16-2. 动生生电动势变化变化变化变化变化变化感感应电动势 i回路运动回路运动变化变化一、一、动生生电动势G+1.1.动生生电动势的成因的成因导线内每个自在内每个自在电子遭到的子遭到的洛洛仑兹力力为-非静非静电力力它它驱使使电子沿子沿导线由由a向向b挪挪动。由于洛由于洛仑兹力的作用使力的作用使 b 端出端出现过剩剩负电荷，荷， a 端出端出现过剩正
8、剩正电荷荷 。a 端端电势高，高，b 端端电势低低 。洛洛仑兹力是力是产生生动生生电动势的根本的根本缘由由由由电动势定定义:运运动导线ab产生的生的动生生电动势为:2. 动生生电动势的的计算公式算公式非静非静电力力为非静电场强为非静电场强 : 定义定义电动势方向从方向从负极到正极。极到正极。为为 与与 的夹角；的夹角；为为 ( 或或 ) 与与 的夹角。的夹角。计算算动生生电动势方方 法法3.3.解解题方法及方法及举例例1.建立坐标系，分割导体元dl。4.由动生电动势定义求解。2.确定导体元处磁场 B ；3.计算算导体元体元产生的生的动生生电动势例例1：在均匀磁场：在均匀磁场 B 中，一长为中，
9、一长为 L 的导体棒绕一端的导体棒绕一端 o 点以角速度点以角速度w 转动，求导体棒上的动生电动势。转动，求导体棒上的动生电动势。w oL解法解法1：由：由动生生电动势定定义计算算建立坐建立坐标系，分割系，分割导体元体元,dlv导体元上的体元上的电动势为:ll导体元体元dl的速度的速度为:导体棒的体棒的动生生电动势为: i 方向指向方向指向 o 点。点。解法解法2：利用法拉第：利用法拉第电磁感磁感应定律定律计算算 构成假想扇形回路，使其包构成假想扇形回路，使其包围导体棒旋体棒旋转时扫过的面的面积；回路；回路中只需中只需导体棒部分体棒部分产生生电动势，虚虚线部分静止不部分静止不产生生电动势。ov
10、B利用法拉第利用法拉第电磁感磁感应定律定律感感应电动势为：与用与用动生生电动势的方法的方法计算的算的结果一果一样。其中其中方向：沿方向：沿导体棒指向体棒指向o。例例2: 在通有电流在通有电流 I 的无限长载流直导线旁，距的无限长载流直导线旁，距 a 垂直垂直放置一长为放置一长为 L 以速度以速度v 向上运动的导体棒，求导体棒向上运动的导体棒，求导体棒中的动生电动势。中的动生电动势。解解1：由：由动生生电动势定定义计算算xxBovaLIdx建立坐建立坐标系，分割系，分割导体元体元 dx导体元体元处的磁的磁场 B 为：导体元所体元所产生的生的动生生电动势为：方向向里方向向里整个整个导体棒的体棒的动
11、生生电动势为:动生生电动势方向沿方向沿 x 轴负向。向。解解2：利用法拉第：利用法拉第电磁感磁感应定律定律计算算构成假想矩形回路，构成假想矩形回路，yaBIL请同窗本人同窗本人计算算解：建坐解：建坐标如如图 在坐标在坐标 处取处取该段段导线运运动速度垂直速度垂直纸面向内运面向内运动半径半径为00方向从方向从 a a b b例例3 3 在空间均匀的磁场在空间均匀的磁场 中中 设设, ,导线导线abab绕绕Z Z轴以轴以 匀速旋转匀速旋转导线导线ab与与Z 轴夹角为轴夹角为 求：导线求：导线ab中的电动势中的电动势例例16-7：在在长长直直电电流流I旁旁放放一一与与之之共共面面的的直直角角三三角角
12、形形ABC。平平行行于于直直电电流流的的AC边边长长为为b，垂垂直直于于直直电电流流的的BC边边长长为为a，斜斜边边AB长长为为c，如如下下图图。假假设设线线圈圈以以速速度度v垂垂直直于于直直电电流流向向右右平平移移，求求B端端点点与与直直电电流流相相距为距为d时，三角线圈内感应电动势的大小和方向。时，三角线圈内感应电动势的大小和方向。yox I d C vABabcrrvB A I q v d BC解：解：方向向上。方向向上。(1)BA段段电动势：(2)同理同理 CB=0；回路取回路取顺时针为正。正。ldlr取取线元元dl顺时针方向方向解：建立坐解：建立坐标如如图，原点在，原点在长直直电流流
13、导线上，上，xydx取取线圈圈顺时针方向方向为正方向。正方向。t 瞬瞬时线圈左端距直圈左端距直电流流为r (图中瞬中瞬时r=d )。那么磁通量那么磁通量为 I r C vAB另一解法：另一解法：yox小小 结结-回路回路动引起的引起的动生生电动势 动i2.2.法拉第法拉第电磁感磁感应定律定律计算算方方法法动生生电动势3.3.动生生电动势1.1.电源源电动势Ek ：非静：非静电场场强非静非静电力力非静非静电力力感生感生电动势洛洛仑兹力力动生生电动势？16.3 感生感生电动势和感生和感生电场感生感生电动势：静止的静止的导体回路，体回路，处于于变化的磁化的磁场中，穿中，穿过它的磁通量也会它的磁通量也
14、会发生生变化，化，这时产生的生的感感应电动势称称为感生感生电动势1861年麦克斯年麦克斯韦大胆假大胆假设:“变化的磁化的磁场会会产生感生感生生电场。一、感生一、感生电场 无无论空空间有无有无导体回路存在，无体回路存在，无论空空间有无介有无介质存在，存在，变化的磁化的磁场总要激要激发感生感生电场。感生感生电动势的非静的非静电力是感生力是感生电场力。力。感生感生电场的的电场强度：度：-非静非静电场的的场强二、感生二、感生电场与与变化磁化磁场关系关系电动势定定义：又：又：回路中的磁通量回路中的磁通量为：代入上式代入上式假假设回路面回路面积不不变那么有：那么有：假假设回路面回路面积不不变那么有：那么有
15、：此式反映感生此式反映感生电场是由是由变化的磁化的磁场产生的。生的。 与与构成右旋关系。构成右旋关系。感生感生电场方向的判方向的判别与感生与感生电流方向的判流方向的判别是是类似的。似的。E感感电场静静电场： 静止静止电荷激荷激发感生感生电场：由：由变化的磁化的磁场激激发S 是以是以 L 为边境境的任一曲面。的任一曲面。三、感生电场与静电场的区别三、感生电场与静电场的区别静电场静电场 E感生电场感生电场 E感感来源来源由静止由静止电荷激荷激发由由变化的磁化的磁场激激发电场线外外形形电场线为非非闭合曲合曲线电场线为闭合曲合曲线静静电场为散散场感生感生电场为有旋有旋场E感感电场的的性性质为保守保守场
16、作功与途径无关作功与途径无关 为非保守非保守场作功与途径有关作功与途径有关静静电场为有源有源场感生感生电场为无源无源场四、四、 感生电动势、感生电场的计算感生电动势、感生电场的计算1 1感生感生电动势原那原那么么 具有某种对称具有某种对称性才有能够计算出来性才有能够计算出来2感生感生电场 特殊特殊: :磁感磁感强度方向平行度方向平行轴线的的圆柱体内的均匀磁柱体内的均匀磁场，( (如如长直螺直螺线管内部的管内部的场) ) ，假，假设磁磁场随随时间变化化 那么感生那么感生电场具有柱具有柱对称分布称分布例例 1:1:在在 xoyxoy坐坐 标标 系系 中中 , ,有有 垂垂 直直 于于 坐坐 标标
17、平平 面面 的的 磁磁 感感 应应 强强 度度 ，式式中中 ，k k为为知知常常数数。一一边边长长a,ba,b的的矩矩形形导导体体回回路路置置于于其中，如图。其中，如图。求回路中感应电动势对时间的关系。求回路中感应电动势对时间的关系。建立坐建立坐标如如图，取回路，取回路顺时针为正，正，ABCDabxyod解：回路不解：回路不动，磁，磁场随随时间变化而，化而，即即产生感生生感生电动势。 1. r R 区域E感感oRB同理同理积分面分面积为回路中有磁回路中有磁场存在的面存在的面积，RE感感roE感分布曲感分布曲线(rR)结论：例例2.2.求半径求半径oaoa线上的感生上的感生电动势可利用可利用这一
18、特点一特点较方便地求其他方便地求其他线段内的感生段内的感生电动势补上半径方向的上半径方向的线段构成回路可用法拉第段构成回路可用法拉第电磁感磁感应定律定律 例例4 4 求上求上图中中 线段段abab内的感生内的感生电动势 解：解：补上两个半径上两个半径oaoa和和bobo与与abab构成回路构成回路obaoobao例例3：圆形均匀分布的磁场半径：圆形均匀分布的磁场半径为为 R，磁场随时间均匀添加，磁场随时间均匀添加，在磁场中放置一长为在磁场中放置一长为 L 的导体的导体棒，求棒中的感生电动势。棒，求棒中的感生电动势。LoRB方向向右。方向向右。答案：答案：当当块状金属放在状金属放在变化着的磁化着
19、的磁场中中时，或者，或者在磁在磁场中运中运动时，金属，金属体内也将体内也将产生感生感应电流。流。这种种电流的流流的流线是是闭合合的，所以称的，所以称涡旋旋电流。流。由于大由于大块导体的体的电阻很阻很小，所以小，所以涡旋旋电流流强度度很大。很大。五、五、涡旋旋电流：流：交交流流电电源源EiU() 热效效应电磁冶磁冶炼：交流电源交流电源高中频炉高中频炉矿石矿石电磁灶磁灶电磁效磁效应用于控制用于控制如：无触点开关如：无触点开关感感应触触发铁芯铁芯 金金属属片片接近铁芯产生涡流接近铁芯产生涡流涡流的运用：流的运用：减小减小涡流的措施：流的措施： t绝缘层绝缘层硅钢片硅钢片横截面横截面割断了大的涡流割断
20、了大的涡流 由于由于涡旋旋电流在流在导体中体中产生焦耳生焦耳-楞次楞次热，因此，因此将有能量的将有能量的损失。失。为防止能量的防止能量的损失，常将失，常将发电机机和和变压器的器的铁芯做成芯做成层状的，用薄状的，用薄层绝缘资料把各料把各层隔开，以减少隔开，以减少损失。失。涡流损耗：涡流损耗：线圈内磁圈内磁场变化化导线或或线圈在磁圈在磁场中运中运动两两类实验景景象象感感应电动势感生感生电动势动生生电动势产生生缘由、由、规律不一律不一样都服从都服从电磁感磁感应定律定律总总 结结动生生电动势感生感生电动势特特点点磁磁场不不变，闭合合电路的整路的整体或部分在磁体或部分在磁场中运中运动,导致回路中磁通量的
21、致回路中磁通量的变化化闭合回路的任何部分都不合回路的任何部分都不动，空，空间磁磁场发生生变化化导致回路中磁通量致回路中磁通量变化化缘由由由于由于S的的变化引起化引起回路中回路中变化化由于由于B的变化引起的变化引起回路中回路中 变化变化非静非静电力就是洛力就是洛仑兹力，力，由洛由洛仑兹力力对运运动电荷荷作用而作用而产生生电动势变化磁化磁场在它周在它周围空空间激激发涡旋旋电场，非静，非静电力就是感力就是感生生电场力，由感生力，由感生电场力力对电荷作功而荷作功而产生生电动势结论其方向由其方向由决议决议其方向由其方向由 沿沿 的积的积分方向决议分方向决议的的来来源源非非静静电力力1.1.自感景象自感景
22、象K合上合上 灯泡灯泡1先亮先亮 2晚亮晚亮实验景象：景象：一、自感景象一、自感景象 自感系数自感系数由于回路本身由于回路本身电流的流的变化，在回路中化，在回路中产生感生感应电动势的景象。的景象。16-4 .自感与互感自感与互感2.2.自感系数自感系数定定义：单位：位：亨利亨利H；毫亨；毫亨 mH1H=103mH自感系数自感系数为线圈中磁圈中磁链与与线圈中的圈中的电流之比。流之比。自感系数自感系数自感系数的自感系数的计算算假假设线圈中的圈中的电流流 I ；求求线圈中的磁圈中的磁链 ；由定由定义求出自感系数求出自感系数 L。 3.3.自感自感电动势由法拉第由法拉第电磁磁感感应定律：定律：讨论 L
23、 的存在总是妨碍电流的变化，自感电动势是对抗电流的变化,而不是对抗电流本身。2、L越大，越大，L 的的绝对值越大，回路越大，回路电流流 越不易越不易变化，化，L是回路是回路电磁磁惯性的量度。性的量度。例例1 1：求长直螺线管的自感系数：求长直螺线管的自感系数, ,几何条件如图几何条件如图解：解：设通通电流流几何几何条件条件介质介质总长总长总匝数总匝数L与线圈的大小、与线圈的大小、外形、磁介质、线外形、磁介质、线圈密度有关，而与圈密度有关，而与线圈中电流无关。线圈中电流无关。固有的性质固有的性质普通情况也可用下式丈量自感普通情况也可用下式丈量自感 例例 2 有两个同轴圆筒形导体有两个同轴圆筒形导
24、体 , 其半径分别为其半径分别为 和和 , 经过它们的电流均为经过它们的电流均为 ,但电流的流向相反但电流的流向相反.设在两圆设在两圆筒间充溢磁导率为筒间充溢磁导率为 的均匀磁介质的均匀磁介质 , 求其自感求其自感 .解解 两圆筒之间两圆筒之间 如如图在两在两圆筒筒间取一取一长为l 的面的面PQRS, 并将其分成并将其分成许多小面元多小面元.那么那么由自感定由自感定义单位位长度的自感度的自感为1I1N1S12I2N2S21.互感景象互感景象 因两个因两个载流流线圈中圈中电流流变化而在化而在对方方线圈中激起感圈中激起感应电动势的景象称的景象称为互感景象。互感景象。2. 互感与互感互感与互感电动势
25、1) 1) 互感互感互感互感(M)(M)线圈圈 1 在在线圈圈 2 中中产生的磁生的磁链：线圈圈 2 在在线圈圈 1 中中产生的磁生的磁链：实验和和实际都可以都可以证明：明：M 线圈的互感系数圈的互感系数二、互感2).2).互感互感互感互感电动势电动势线圈圈1电流流变化在化在线圈圈2中中产生的互感生的互感电动势线圈圈2电流流变化在化在线圈圈1中中产生的互感生的互感电动势3 . 互感系数的互感系数的计算算哪条路哪条路计算算方便，就按方便，就按哪条路哪条路计算算哪条路哪条路计算算 M 方便？方便？思索思索线圈线圈1线圈线圈2留意：留意： 互感系数与两互感系数与两线圈的大小、外形、磁介圈的大小、外形
26、、磁介质和相和相对位置有关。位置有关。例例3：有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。：有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。求：互感求：互感MSlN2 2N1 10知：知：解：解：解：解：例例 4. 如下图如下图,在磁导率为在磁导率为 的均匀无限大磁介质中的均匀无限大磁介质中,一无限长直载流导线与矩形线圈一边相距为一无限长直载流导线与矩形线圈一边相距为a,线圈共线圈共N匝匝,其尺寸见图示其尺寸见图示,求它们的互感求它们的互感.设直导线中通有自下而上的电流设直导线中通有自下而上的电流I,它经过矩形它经过矩形线圈的磁通链数为线圈的磁通链数为解解解解: :由互感定由互感定义可得互感可得互感为
27、:互感互感仅取决于两回路的外形取决于两回路的外形,相相对位置位置,磁介磁介质的磁的磁导率率Idr 请思索一下，当思索一下，当导线放在矩形放在矩形导线框中部，互感系数框中部，互感系数为多大。多大。4.互感与自感的关系互感与自感的关系可以可以证明：明： k：耦合系数：耦合系数L1L2M由介由介质和和线圈圈1、2的相的相对位形决位形决议。当两当两线圈完全耦合圈完全耦合时5. 两两线圈圈衔接后的自感接后的自感顺接：接：L1L2反接：反接：L1L2例例3：有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。：有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。互感互感S SlN2 2N1 10 耦合系数的大小反映了两个回路
28、磁耦合系数的大小反映了两个回路磁场耦合松耦合松紧的程度。的程度。由于在普通情况下都有漏磁通，所以耦合系数小于由于在普通情况下都有漏磁通，所以耦合系数小于1。在普通情况下：在普通情况下：一、一、线圈的能量圈的能量 在右面的在右面的电路中，灯泡路中，灯泡与与电感感线圈并圈并联后，串在后，串在电源上，当源上，当电键K 从从闭合形状，合形状，变为翻开形状翻开形状时，灯泡并不，灯泡并不是立刻就熄是立刻就熄灭，而是，而是闪亮一亮一下才熄下才熄灭。LK载流流线圈具有能量圈具有能量,以磁以磁场的方式的方式储存在存在线圈中。圈中。线圈能量圈能量为：16-6. 磁磁场的能量的能量二、磁二、磁场的能量的能量 由于由
29、于载流流线圈中具有磁圈中具有磁场，所以，所以线圈的能量也可圈的能量也可以以说是磁是磁场的能量。的能量。以插有磁以插有磁导率率为 的磁介的磁介质载流流长直螺直螺线管管为例：例：IlS n管内磁感管内磁感应强度度为：长直螺直螺线管的自感系数管的自感系数为：磁磁场能量能量为有普遍性有普遍性1.能量密度能量密度wm-单位体位体积内的磁内的磁场能量。能量。 2.恣意磁恣意磁场的能量的能量计算公式算公式为匀强磁场能量为匀强磁场能量为例：例： 计算半径为计算半径为 R、长为、长为 l、通、通有电流有电流 I 、磁导率为、磁导率为 的均匀载的均匀载流圆柱导体内磁场能量。流圆柱导体内磁场能量。lIR导体内沿磁力
30、体内沿磁力线作半径作半径为 r 的的环路，路，解：由介解：由介质中安培中安培环路定理确定路定理确定导体内的磁感体内的磁感应强度度 B ，rlRr将将圆柱柱导体分割体分割为无限多无限多长为 l 厚度厚度为dr 的同的同轴圆柱面，柱面，dr体体积元元处的磁的磁场能量密度能量密度为：导体内的磁体内的磁场能量能量为：体体积元体元体积为：同轴电缆同轴电缆 例例 如图同轴电缆如图同轴电缆,中间充以磁介质中间充以磁介质,芯线与圆筒上的电芯线与圆筒上的电流大小相等、方向相反流大小相等、方向相反. 知知 , 求：单位长度同轴电缆的磁能和自感求：单位长度同轴电缆的磁能和自感. 设金属芯线内设金属芯线内的磁场可略的
31、磁场可略.解解 由安培由安培环路定律可求路定律可求 B那么那么 单位长度壳层体积单位长度壳层体积计计算自感系数可算自感系数可算自感系数可算自感系数可归纳为归纳为三种方法三种方法三种方法三种方法: :1.静静态法法:2.动态法法:3.能量法能量法:例：两根平行长直导线横截面半径都是例：两根平行长直导线横截面半径都是 a ，中心相距为，中心相距为 d ，与电源组成闭合回路，设两导线内部的磁通量不计，与电源组成闭合回路，设两导线内部的磁通量不计，求这样求这样 一对长为一对长为 l 的导线的自感及磁场能量的导线的自感及磁场能量 。aalrIdI解解:一、位移一、位移电流流包含包含电阻、阻、电感感线圈的
32、圈的电路路,电流是延流是延续的的.RLII包含有包含有电容的容的电流流能否延能否延续？II+?1.位移电流的提出16-7.位移位移电流、麦克斯流、麦克斯韦电磁磁场方程方程组在在电流非流非稳恒形状下恒形状下 , 安培安培环路定理能否正确路定理能否正确 ? 稳恒磁场中稳恒磁场中,安培环路定理安培环路定理+-I以以 L 为边做恣意曲面做恣意曲面 S 稳恒磁场中稳恒磁场中,安培环路定理安培环路定理对对 面面:对对 面面:矛盾矛盾电流流变化化时，安培，安培环路定律不适用。如何路定律不适用。如何处理理？ 1865 年麦克斯年麦克斯韦提出一个假提出一个假设，当，当电容器充容器充电时，电容器中的容器中的电场发
33、生生变化，化，变化的化的电场可等效成位移可等效成位移电流流 Id，使，使电流延流延续起来。位移起来。位移电流也可流也可产生生涡旋的磁旋的磁场, 位移位移电流是由流是由变化的化的电场等效而来的。等效而来的。2.2.电流概念的推行流概念的推行1 1传导电流传导电流: : 载流子定向运动载流子定向运动全全电流流全全电流流总是延是延续的的 k3.位移电流 Id 与传导电流 Ic 的比较2 2位移电流位移电流: : 变化的电场等效而来的变化的电场等效而来的IdIcB2传导电流流 Ic位移位移电流流 Id由宏由宏观的的电荷挪荷挪动产生生由由变化的化的电场产生，生， 无宏无宏观的的电荷挪荷挪动有有热效效应无
34、无热效效应可可产生生涡旋的磁旋的磁场可可产生生涡旋的磁旋的磁场只能存在于只能存在于导体中体中可存在于真空、可存在于真空、导体和体和电介介质中中4.位移电流的计算定定义位移位移电流等于流等于电位移通量随位移通量随时间的的变化率。化率。5.全电流安培环路定理IdIcS2LS1 KL 在任一在任一时辰辰,电路中的全路中的全电流流总是延是延续的的.而且而且,在非在非稳恒的恒的电路中路中,安培安培环路路定律依然成立定律依然成立.全全电流流位移位移电流密度流密度全全全全电电流安培流安培流安培流安培环环路定理：路定理：路定理：路定理：在任何磁在任何磁场中，磁感中，磁感应强度沿恣意封度沿恣意封锁曲曲线的的线积
35、分等于分等于经过该闭合曲合曲线为边境所境所围面面积的全的全电流的流的0倍倍 。或：或：例例： 如如图，图中中是是充充电后后切切断断电源源的的平平行行板板电容容器器；图中中是是不不断断与与电源源相相接接的的电容容器器。当当两两极极板板间间隔隔相相互互接接近近或或分分别时，试判判别两两种种情情况况的的极极板板间有有无无位位移移电流，并流，并阐明明缘由。由。+q - - q 分析：分析： (1) Q不不变，d变：E不不变，无位移，无位移电流。流。(2) U不不变，d变：E变，有位移，有位移电流。流。二、二、电磁磁场 麦克斯麦克斯韦假假设位移位移电流的存在，提出全流的存在，提出全电流的概念，流的概念，
36、把安培把安培环路定理推行到非恒定情况下也适用位移路定理推行到非恒定情况下也适用位移电流流也在空也在空间产生磁生磁场。 电场与磁与磁场有内在有内在联络，变化的化的电场和和变化的磁化的磁场亲密相关，构成一个一密相关，构成一个一致的整体致的整体电磁磁场传导电流流稳恒磁恒磁场位移电流位移电流变化的电场变化的电场感生磁感生磁场麦克斯麦克斯韦的两个假的两个假设变化的磁化的磁场有旋有旋电场变化的化的电场有旋磁有旋磁场1.麦克斯麦克斯韦电磁磁实际的根本思想有两点：的根本思想有两点：1除静止除静止电荷荷产生无旋生无旋电场外，外，变化的磁化的磁场产生生涡旋旋电场；2传导电流激流激发磁磁场，变化的化的电场-位移位移
37、电流也流也激激发涡旋磁旋磁场。三、麦克斯三、麦克斯韦方程方程组2.麦克斯麦克斯韦方程方程组的的积分方式分方式电磁磁场的根本的根本规律律1.预言了言了电磁波的存在磁波的存在.2.阐明明电场、磁、磁场亲密密联络，是一个一致整体，是，是一个一致整体，是同一物同一物质在不同情况下的表在不同情况下的表现。3.是宏是宏观电磁学磁学实际体系的中心。体系的中心。 麦克斯麦克斯韦电磁磁场实际是物理学上一次是物理学上一次艰苦的突苦的突破破,爱因斯坦在一次留念麦克斯因斯坦在一次留念麦克斯韦诞辰辰时说:这“是是牛牛顿以来物理学上以来物理学上阅历的最深化和最有成果的一次的最深化和最有成果的一次真正真正观念上的念上的变革革.
