普通物理学 §9.6 位移电流 电磁场理论

§9.6位移电流电磁场理论

麦克斯韦-Maxwell（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.

§9.6位移电流电磁场理论

1865

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“有旋电场”和“位移电流”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（即光速）.

1888

年赫兹的实验证实了他的预言,麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.

(真空中

)

§9.6位移电流电磁场理论一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题RLII一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。RLII一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。RLII一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。II++++++一、位移电流包含有电容的电路情况如何？

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。Hldl.={I对面SSIIS++++++l一、位移电流

包含有电容的电路情况如何？

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。SIIS++++++Hldl.={I0对对面S面Sl一、位移电流

包含有电容的电路情况如何？

§9.6位移电流电磁场理论电流的连续性问题包含有电阻、电感线圈的电流是连续的。包含有电容的电路情况如何？SIIS++++++问题：上述矛盾如何解决？在非稳恒电流状态下安培环路定律如何修正？Hldl.={I0对对面S面Sl一、位移电流

§9.6位移电流电磁场理论++++++++++IIDq00+q++++++++++IIDq00+q根据电荷守恒有：+-对平板电容器有D=

对平板电容器有D=

对平板电容器有D=

电位移通量对平板电容器有D=

电位移通量对平板电容器有D=

电位移通量上式的最左端是传导电流，若把最右端电通量的时间变化率看作为一种电流，那么电流就连续了。对平板电容器有D=

电位移通量上式的最左端是传导电流，若把最右端电通量的时间变化率看作为一种电流，那么电流就连续了。麦克斯韦把这种电流称为位移电流，用ID表示。dI=

ddt=eetD.dSsD

位移电流dI=

ddt=eetD.dSsD

位移电流deeDt=j位移电流密度dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移电流deeDt=j位移电流密度dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移电流deeDt=j位移电流密度位移电流的方向dI=

ddt=eetD.dSsD

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位移电流deeDt=j位移电流密度cI++++q+Dσσ+q位移电流的方向dI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移电流deeDt=j位移电流密度cI++++q+Dσσ+q位移电流的方向充电时：qσDdI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移电流deeDt=j位移电流密度cI++++q+Dσσ+q位移电流的方向eeDt充电时：qσDeeDt与的方向相同,DdI=

ddt=eetD.dSsD

=.dSsdj

位移电流deeDt=j位移电流密度cI++++q+Dσσ+q位移电流的方向eeDtdIcI充电时：qσDeeDt与的方向相同,D与方向相同cI++++q+Dσσ+q放电时：qσDcI++++q+Dσσ+q放电时：qσDeeDt与的方向相反,DcIeeDt++++q+Dσσ+qdIcI放电时：qσDeeDt与的方向相反,D与方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+qdIcI放电时：qσDeeDt与的方向相反,D与方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id与Ic

方向始终相同dIcI放电时：qσDeeDt与的方向相反,D与方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id与Ic

方向始终相同引入全电流

：I全=I+Idj全=j+jd

dIcI放电时：qσDeeDt与的方向相反,D与方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id与Ic

方向始终相同引入全电流

：I全=I+Idj全=j+jd

Hldl.=

I全dIcI放电时：qσDeeDt与的方向相反,D与方向相同cIeeDt++++q+Dσσ+q所以Id与Ic

方向始终相同引入全电流

：I全=I+Idj全=j+jd

Hldl.={IId对对面S面S

I全=引入位移电流，使非稳恒回路的电流保持连续，使安培定律不仅对稳恒情况适用，对非稳恒回路也成立，是描述磁场性质的一个基本方程。引入位移电流，使非稳恒回路的电流保持连续，使安培定律不仅对稳恒情况适用，对非稳恒回路也成立，是描述磁场性质的一个基本方程。讨论：

1.

在上述例子里，位移电流只存在于电容器两极板之间，而传导电流只存在于导线中。在一般情况下，通过一个横截面同时存在传导电流和位移电流。引入位移电流，使非稳恒回路的电流保持连续，使安培定律不仅对稳恒情况适用，对非稳恒回路也成立，是描述磁场性质的一个基本方程。讨论：

1.

在上述例子里，位移电流只存在于电容器两极板之间，而传导电流只存在于导线中。在一般情况下，通过一个横截面同时存在传导电流和位移电流。

2.

在电流非稳恒的电路中，安培环路定律仍然正确。电流完全相同。其他方面有着本质的区别。

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。其他方面有着本质的区别。A.传导电流由电荷的定向运动产生。

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。其他方面有着本质的区别。A.传导电流由电荷的定向运动产生。

位移电流与变化的电场有关。

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。其他方面有着本质的区别。A.传导电流由电荷的定向运动产生。

位移电流与变化的电场有关。B.传导电流只存在于导体中.

位移电流可以存在于导体、介质乃至真空中。

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。其他方面有着本质的区别。A.传导电流由电荷的定向运动产生。

位移电流与变化的电场有关。B.传导电流只存在于导体中.

位移电流可以存在于导体、介质乃至真空中。C.传导电流在导体中将产生焦耳热.

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。其他方面有着本质的区别。A.传导电流由电荷的定向运动产生。

位移电流与变化的电场有关。B.传导电流只存在于导体中.

位移电流可以存在于导体、介质乃至真空中。C.传导电流在导体中将产生焦耳热.

在真空中位移电流无热效应。在介质中位移电流有热效应，但是并不遵守焦耳定律。

3.

位移电流在产生磁场这一点上和传导

4.

由位移电流产生的磁场也是有旋场。

4.

由位移电流产生的磁场也是有旋场。5.

位移电流的引入揭示了电场和磁场的内在关系，表明两者可以互相激发，相互依存。2.1麦克斯韦方程的积分形式：s.BdS0=

VρDs.dS=dV

Edl.lB.dSse=tBe

tee()Hdl.=lD+.Ssd

jc二、麦克斯韦方程，电磁场由高等数学中的高斯定理和斯托克斯定理由高等数学中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理由高等数学中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理斯托克斯定理由高等数学中的高斯定理和斯托克斯定理高斯定理斯托克斯定理麦克斯韦方程的微分形式ρD=

麦克斯韦方程的微分形式B0=ρD=

麦克斯韦方程的微分形式j()H=tDe+B0=ρD=

麦克斯韦方程的微分形式eEB=Bj()H=tDe+B0=ρD=

麦克斯韦方程的微分形式teee

EB=Bj()H=tDe+B0=ρD=

麦克斯韦方程的微分形式物性方程ED=εteeeHB=μ

j=

E

Maxwell方程是描述电磁场特性的基本方程1、电磁波的产生和传播按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化磁场，而变化的磁场又要产生新的变化电场。这样，变化电场和变化磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。例如：振荡电偶极子辐射。..qq+..qq+..q+q.q+q2.2电磁波的传播和性质HExyzpSEEHHS....aabb振荡电偶极子电磁场分布HExyzpSEEHHS....aabb电场磁场P振荡电偶极子电磁场分布从以上分析可以看出，电磁波不同于机械波，它的传播不需依赖任何弹性介质，它只靠“变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场”的机理来传播，因此，电磁波在真空中也同样可以传播。麦克斯韦由电磁理论预见了电磁波的存在是在1865