华中科技大学大学物理学课件麦texin

1、大学物理电子教案 (麦氏方程)回顾第十三章：2. 动生电动势1. 法拉第电磁感应定律：3. 感生电动势对闭合回路：4. 自感、互感的意义， 自感系数L、互感系数M的计算。5. 磁场能量和磁场能量密度的概念及计算重点：感应电场、感应电动势（概念、计算）第14章 麦克斯韦方程组141 位移电流 全电流定理1. 位移电流的提出安培环路定理 均适用。 相互矛盾！原因：磁场不稳定 或 传导电流不连续。麦克斯韦的新观念 ID（全电流 = 位移电流 + 传导电流 ）全电流是连续的。从安培环路定理引出： 对于 S2：2. 位移电流的产生：=ID（1）位移电流是什么？定义：通过电场中某截面的位移电流，等于通过该

2、截面的电位移通量对时间的变化率。（2）位移电流是怎样产生的？是变化的电场产生的！（3）位移电流的方向 ? ID 的方向 与 I 的方向一致！分析电容器充电时的情况：传导电流密度jD3.位移电流的性质1）ID的实质是变化电场，ID不产生焦耳热！2）ID在激发磁场方面与I等效在S2面没有传导电流，但有ID：3）ID激发的磁场B与其成右手螺旋关系：位移电流密度：142 麦克斯韦方程组1. 麦克斯韦电磁理论的确立*总结了静电场和稳恒磁场的基本实验规律 *为解释法拉第电磁感应定律提出了感应电场的新理论*为解决非稳恒磁场的问题提出了位移电流的新思想结合起来，推广到一般的电磁场：10203040这就是 麦克

3、斯韦方程组的积分形式。全电流定理各方程的物理意义：麦克斯韦方程组：有源场(2)在任何磁场中，通过任何闭合曲面的磁通量 恒等于0。无源场(3)一般地，电场强度E沿任意闭合环路的积分等于 穿过该环路磁通量随时间变化率的负值。有旋场有旋场(1)(2)(3)(4)(1)在任何电场中，通过任何闭合曲面的电通量等于 该闭合曲面内自由电荷的代数和。(4)磁场强度H沿任意闭合环路的积分，等于穿过该 环路传导电流和位移电流的代数和。30 麦克斯韦电磁理论是物理学史上的一次重大突破20 麦克斯韦方程组中各积分式的意义（微分形式略）40 麦克斯韦方程并非完全对称，你是否想修改？不仅是空间的函数而且是时间的函数，内容

4、丰富。 *指出 光波就是电磁波。10 麦克斯韦方程组中的 *解释 一切宏观的电磁现象； *预言 电磁波的存在；注意：例1. 一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。 设其正在充放电，电荷按规律Q=Qosint 变化，忽略边缘效应。 求：两极板间任意点的 jD 和 B？解：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。a则：忽略边缘效应, 两极板间为均匀电场 根据柱对称, 在极板间取半径为r的同心圆环为积分回路：r a时：0r a时：0a可见:位移电流均匀分布在极板间的横截面上I + ID=I + ID=根据全电流定理：ar =a处：*一般变化的电场产生的磁场很小。例：a =

5、5cm，Bmax=310-7 T当时无法验证若注意：( r a )( r a )则a在上例中两极板间的位移电流为jD,极板间的 磁场为:( r a )( r a )则该磁场就是位移电流jD所激发.这个说法对吗？问题？不对!例2.一空气平行板电容器，略去边缘效应。1）充电完毕后，断开电源，然后拉开两极板。 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。 此过程中两极板间是否有 jD？为什么？jD=0jD0D改变例3. 两极板都是半径为 R 的圆形导体片,在充电时,板间电场强度 的变化率为 dE/dt ,若略去边缘效应,则两板间的位移电流为：例4.一平行板电容器（略去边

6、缘效应） 在充电时，沿环路 L1 、 L2 磁场强度的环流中必有143电磁场的物质性实验证实：电磁场客观存在的一种物质形态一切物质具有基本属性：能量、质量、动量。1.电磁场能量（1）能量密度静电场的能量密度：稳恒磁场的能量密度：变化的电磁场同时具有电场能和磁场能：一般地：（2）能流密度矢量定义：电磁波的能流密度又称坡印廷矢量S 既表示电磁场具有能量, 也表明电磁能量的传播.电磁波的波强注：S 不仅适用于变化的电磁场,也适用于稳恒场。在稳恒场中，电磁能也是场传播的。例：直流电路中的能量传递。R电源：+-.SSSSR+S.SSSSS负载：结论：1电源的能量是通过电磁场从电源的侧面传出;2电阻消耗的

7、能量是通过电磁场从电阻侧面传入。导线起引导场能的作用2.电磁场质量 电磁场具有有限的运动速度C，则其具有一定的质量M。由相对论质能关系：E = MC2设单位体积中,电磁场质量为m,能量为：w =mC2质量密度3.电磁场物质性的特点（1）没有静止质量；mo=0（2）电磁场以波的形式传播， 以粒子的形式与实物相互作用；（3）电磁场可相互迭加，同时占据同一空间；（4）电磁波的波速与参照系无关。本次作业13T1714T1 、 T2 、T3 独立认真完成作业！下一次课请带大学物理下册第13、14章 小测验2.一无限长直导线通以电流 ,紧靠直导线有一矩形线框,线框与直导线在同一平面内,求线框中的感应电动势。3.一磁感应强度为B的均匀磁场垂直于金属线框平面.线框中串有电阻R和电感线圈L,线框平行线之间的距