大学物理九章4

1、iKL00IiK从从时时，线线圈圈中中电电流流当当闭闭合合线圈自感电动势为线圈自感电动势为dtdiLL 作作功功为为反反抗抗内内电电源源电电动动势势Ldt LidiidtdAL 由功能原理得由功能原理得mdWdA 即即 ImmLididAdWW09-5 9-5 磁场的能量磁场的能量磁场的能量：磁场的能量：221LI 以长直线螺线管为例以长直线螺线管为例VnL2 自自感感nIB VBnBVnLIWm 2222212121HBVHWm221IB 221 BVWwmmHB VVmmVBHVwWd21dBIBI例例1 1、一根长直同轴电缆，由半径为一根长直同轴电缆，由半径为R R1 1和和R R2 2

2、的两同心的两同心圆柱薄筒组成，电缆中有稳恒电流圆柱薄筒组成，电缆中有稳恒电流I I，经内层流进外，经内层流进外层流出形成回路。试计算长为层流出形成回路。试计算长为l l的一段电缆内的磁场的一段电缆内的磁场能量。能量。R2R1rIBo 222282rIBwoom rldrdV 2lrdrrIdVwWRRoVmm 2821222 2142RRordrlI122ln4RRlIo 12ln2RRlLo 221LIWm 122ln4RRlIo I例、例、一根长直同轴电缆，由半径为一根长直同轴电缆，由半径为R R1 1导线导线和和R R2 2的圆筒的圆筒组成，组成，导线导线和圆筒间充满磁导率为和圆筒间充满

3、磁导率为 的介质。的介质。电缆中电缆中有稳恒电流有稳恒电流I I，经内层流进外层流出形成回路。内层，经内层流进外层流出形成回路。内层导线横截面电流均匀分布试计算长为导线横截面电流均匀分布试计算长为l l的一段电缆内的一段电缆内的磁场能量。的磁场能量。IR2R1(1) (1) 两导体之间的磁介质内两导体之间的磁介质内 取回路取回路L1 根据磁场分布的对称性取回路根据磁场分布的对称性取回路I IR1R2I IBr0IHrlHL 2d1)(21RrR rIH 2rIHB 2分布曲线如右图分布曲线如右图r1L1(2)(2)在圆柱体内在圆柱体内取回路取回路L2. .IRrHrlHL2122d2 12Rr

4、 IRrH212 21002RIrHB (3)(3)在圆柱面外在圆柱面外取回路取回路L3. .02d3 iLIHrlH0 H0 HB R12R3r L3I Ir2L2 23Rr )(221RrRrIB R1R2Br0022 BwmrrlVd2d rlrrIrlrRIrVwWRRRVmmd28d222d211222002210 rrIrrRIRRRd4d42112034120 12220ln416RRII I1202ln282RRIWL 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的奠基人论的奠基人 , 气体动理论创气体动理论创始人之一始人之一 .

5、他提出了有旋场他提出了有旋场和位移电流的概念和位移电流的概念 , 建立了建立了经典电磁理论经典电磁理论 , 并预言了以并预言了以光速传播的电磁波的存在光速传播的电磁波的存在 .在气体动理论方面在气体动理论方面 , 他还提他还提出了气体分子按速率分布的出了气体分子按速率分布的统计规律统计规律.电场电场静电场静电场感生电场感生电场静止电荷静止电荷磁场磁场恒定电流恒定电流稳恒磁场稳恒磁场感生磁场感生磁场tBdd?ddtE IiiLIlHd SSId SiiLSIlHddI SiiLSIlHdd00d LlHiLIlH d在电容器的充电过程：在电容器的充电过程：矛盾：矛盾：I IdI Id而且而且 I

6、 Id =I=II则则IIlHdLd假设：假设：tqIdd+00Dqq位移电流位移电流(假设）的大小和性质：假设）的大小和性质：I Id =I=IqSDSD dttqIDddddStDSddI StDISddDd StDSISSdd11dd tDd 电场增大的方向电场增大的方向感生磁场的方向如何？处的，则如图，若P0dtdEStDSISSdd11dd IdtDddtPtE0tP区别：区别：二、全电流定理二、全电流定理ddIIlHiL传导电流传导电流面密度面密度位移电流位移电流面密度面密度StDSSSdd tD HtDHStDSIIlHSSiLdddd 说明：说明： 涡旋电场和位移电流的存在表明

7、涡旋电场和位移电流的存在表明: : 1.1.电场的性质电场的性质 VSVSDdd2.2.磁场的性质磁场的性质0d SSB3.3.变化的电场和变化的电场和磁场的联系磁场的联系 StDSlHSSLddd 4.4.变化的磁场和电变化的磁场和电场的联系场的联系StBtlESLdddd VSVSDdd0d SSBStDSlHSSLddd StBtlESLd)dd(d电场和磁场的本质及内在联系电场和磁场的本质及内在联系电荷电荷电流电流磁场磁场电场电场运动运动变化变化变化变化激激发发激激发发BEEBB760nm400nm 可见光可见光 电电 磁磁 波波 谱谱红外线红外线 紫外线紫外线 射射 线线X射线射线长波无线电波长波无线电波61010101410181022102104108101210161020102410010频率频率Hz1610810波长波长m4104100108101210短波无线电波短波无线电波无线电波无线电波cm1 . 0m1034760nmnm1065nm400nm760可见光可见光红外线红外线5nmnm4000.04nmnm5nm04. 0紫外光紫外光x 射线射线 射线射线它在经典物理学中的地位与牛顿定律在经典物理学它在经典物理学中的地位与牛顿定律在经典物理学中的地位相当。中的地位相当。适用于宏观高速领域：与狭义相