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1、第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理经典电磁理论的奠基人，气经典电磁理论的奠基人，气体动理论创始人之一体动理论创始人之一. 提出提出了有旋电场和位移电流的概了有旋电场和位移电流的概念，建立了经典电磁理论，念，建立了经典电磁理论，预言了以光速传播的电磁波预言了以光速传播的电磁波的存在的存在. 在气体动理论方面，在气体动理论方面，提出了气体分子按速率分布提出了气体分子按速率分布的统计规律的统计规律.麦克斯韦麦克斯韦（18311879）英国物理学家）英国物理学家1第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克
2、斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有有旋电场旋电场”和和“位移电流位移电流”两个假设，从而预言了电两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速光速）. ( ( 真空真空中中 ) ) 1888 年赫兹的实验证实了他的预言，麦克斯年赫兹的实验证实了他的预言，麦克斯韦理论奠定了经典电动力学的基础，为无线电韦理论奠定了经典电动
3、力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.2第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理稳恒电流磁场的安培环路定理：I：传导电流非稳恒电流一一 位移电流位移电流3第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理(a)充电时(b)放电时两极板间电位移为：电位移通量为：时刻与传导电流同向4第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1
4、位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理位移电流：位移电流密度：电场中某点的位移电流密度等于该点的电位移矢量对时间的变化率；通过电场中的某截面的位移电流强度等于通过该截面的电位移通量对时间的变化率。在非稳恒情况下，电流也是连续闭合的。+-5第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理二、全电流二、全电流如果电路中同时有传导电流和位移电流通过某一截面，则二者之和称为全电流。全电流电流密度：全电流电流强度：全电流在任何情况下总是连续的。存在媒体导体导体、电介质、真空6第第23章章 麦克斯韦方程
5、组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理三、位移电流的磁场三、位移电流的磁场麦克斯韦认为：位移电流激发磁场的规律与传导电流相同。全全电流定理电流定理：在磁场中沿任一闭合回路磁场强度的线积分，在数值上等于该闭合回路内传导电流和位移电流的代数和。位移电流的意义：揭示了电场和磁场的内在联系涡旋磁场7第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理结论：结论：传导电流和位移电流都能激发涡旋磁场。传导电流和位移电流都能激发涡旋磁场。 位移电流的引入深刻
6、地揭示了电场和磁场的内位移电流的引入深刻地揭示了电场和磁场的内在联系，反映了自然界对称性的美。法拉第电磁在联系，反映了自然界对称性的美。法拉第电磁感应定律表明了变化磁场能够产生涡旋电场，位感应定律表明了变化磁场能够产生涡旋电场，位移电流假设的实质则是表明变化电场能够产生涡移电流假设的实质则是表明变化电场能够产生涡旋磁场。变化的电场和变化的磁场互相联系，相旋磁场。变化的电场和变化的磁场互相联系，相互激发，形成一个统一的电磁场。互激发，形成一个统一的电磁场。8第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理解：解
7、： (1)平行板之间的电场为：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。均匀分布在横截面上，与传导电流同向。a例例1.一圆形平行板电容器，两极板的半径为一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。设其设其 正在充放电，电荷按规律正在充放电，电荷按规律Q=Qosin t变化，忽略变化，忽略 边缘效应。求：两极板间任意点的边缘效应。求：两极板间任意点的 jD 和和 ？（2）位移电流强度：位移电流强度：9第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理（1）电容器两极板间的位移电流（2）以两板中心
8、连线为轴，取半径为r的圆形回路，应用全电流定律例2. 有一平板电容器，两极板是半径R=0.1m的导体圆板，匀速充电使电容器两极板间电场的变化率为 。求：(1)位移电流；(2)两极板间离两板中心连线为r处的磁感强度 和r=R处的 。第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理所以所以BrR12第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电
9、流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理例例3.一空气平行板电容器，略去边缘效应。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。）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。）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此过程中两极板间是否有 jD？为什么？为什么？jD=0jD 0D 改变！改变！13第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理 例例4 有
10、有一一圆形平行平板电容器圆形平行平板电容器, .现现对其充电对其充电,使电路上的传导电流使电路上的传导电流 ,若略去边缘效应若略去边缘效应, 求求（1）两极板间的位移电流）两极板间的位移电流;（2）两极板间离开轴线的距离为两极板间离开轴线的距离为 的点的点 处的处的磁感强度磁感强度 . * 解解 如图作一半径如图作一半径 为为 平行于极板的圆形平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的回路，通过此圆面积的电位移通量为电位移通量为14第第23章章 麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波23-1 23-1 位移电流与全电流定律位移电流与全电流定律大学大学物理物理计算得计算得代入数据计算得代入数据计算得*15
