大学物理九章4

线圈自感电动势为由功能原理得即§9-5磁场的能量磁场的能量：（结论普遍适用）自感系数的求解二.

磁能密度以长直线螺线管为例表明能量定域于磁场所在的空间体积V中！（结论普遍适用）I单位体积中的磁能--磁能密度:一般情况，磁场不均匀，则:V是磁场所在的空间dVII例1、一根长直同轴电缆，由半径为R1和R2的两同心圆柱薄筒组成，电缆中有稳恒电流I，经内层流进外层流出形成回路。试计算长为l的一段电缆内的磁场能量。解：R2R1r法二：先计算自感系数I例、一根长直同轴电缆，由半径为R1导线和R2的圆筒组成，导线和圆筒间充满磁导率为的介质。电缆中有稳恒电流I，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l的一段电缆内的磁场能量。解：IR2R1(1)两导体之间的磁介质内取回路L1

根据磁场分布的对称性取回路IR1R2IBr0分布曲线如右图r1L1(2)在圆柱体内取回路L2.(3)在圆柱面外取回路L3.R1L3Ir2L2R1R2Br0I麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家.经典电磁理论的奠基人,气体动理论创始人之一.他提出了有旋场和位移电流的概念,建立了经典电磁理论,并预言了以光速传播的电磁波的存在.在气体动理论方面,他还提出了气体分子按速率分布的统计规律.电场静电场感生电场静止电荷磁场恒定电流稳恒磁场感生磁场

§9-6位移电流电磁场理论

S1L稳恒电流条件下的安培环路定理：定义传导电流密度矢量大小：单位时间内通过垂直于电流方向单位横截面积的电量方向：电流的方向a.简单电路L是s的边界S2S1Lb.

电路中加入电容+++---则对S1面对S2面在电容器的充电过程：矛盾：对同一闭合回路，H的积分结果不同。IdId:位移电流而且Id=I为了解决矛盾麦克斯韦假设S2S1L+++---位移电流和传导电流一样，也可以激发磁场则解决了矛盾！假设：电荷守恒定律：++++++++++II00位移电流(假设）的大小和性质：Id=I高斯定理：通过某截面的Id为此截面上通量随时间t的变化率，所以称其为位移电流定义：位移电流密度：大小：电位移随时间的变化率方向：电位移增大的方向电场增大的方向

××××××××××××××

×××××××××××××oPI(传导电流)Id(位移电流)电荷定向移动无电荷定向移动必须依赖导体变化的电场不依赖导体产生焦尔热不产生焦尔热区别：二、全电流定理安培环路定理的普遍形式：全电流：传导电流和位移电流的总和传导电流面密度位移电流面密度此式称为全电流的安培环路定理

1.位移电流在产生磁场这一点上与传导电流完全相同，所产生的磁场也是有旋场

2.和构成右旋关系。全电流的安培环路定理：说明：

三、麦克斯韦方程组

涡旋电场和位移电流的存在表明:

电场和磁场是内在的统一体——电磁场.1.电场的性质有源特性,高斯定理:2.磁场的性质无源特性,高斯定理:3.变化的电场和磁场的联系变化的电场产生磁场

环路定理:表明:

任何磁场中,H沿任意闭合曲线的线积分等于通过以该曲线为边界的任意曲面的全电流.4.变化的磁场和电场的联系变化的磁场产生涡旋电场,改写了电场的环路定理归纳起来得到麦克斯韦方程组的积分形式:电场和磁场的本质及内在联系电荷电流磁场电场运动变化变化激发激发预言了电磁波760nm400nm

可见光

电磁波谱红外线

紫外线

射线X射线长波无线电波频率波长短波无线电波无线电波可见光红外线紫外光

射线

射线麦克斯韦方程式的意义是对经典电磁学理论的高度概括，具有极为丰富的物理内容，它对物理学的贡献是划时代的。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。在形式上，具有鲜明的“对称、和谐、简单”的美学标志，这正是物理学家们所追求的，即用尽可能简单的概念和方程去概括尽可能多的物理性质。M.V.劳厄称麦克斯韦方程组式是“美学上真正