第12章电磁场和电磁波.ppt

了解里程碑事件 (在100年左右的时间)
1785年 Coulomb Law 静电规律
1820年 Oersted 电→磁 稳恒磁场
1831年 Faraday 电磁感应
1865年 Maxwell 两个假设
（涡旋电场、位移电流）
完善
第12章 电磁场与电磁波
1
电磁场的基本规律回顾：
对静电场
对稳恒磁场
对变化的磁场
2
回顾场与场源:
 电场
静电场
静止电荷
感生电场
 磁场
稳恒磁场
恒定电流
变化的磁场
涡旋电场
激发
变化的电场
磁场
感生磁场？
？
1861年麦克斯韦将安培环路定理推广到含电容的非稳恒电路时，出现了矛盾，为解决矛盾，引出了上述问题的答案。
矛盾
概念扩展
假设
完善
解决思路：
3
§1 位移电流 麦克斯韦方程组
一、安培环路定理遇到的问题：
考虑电容器充放电情况。在某时刻，回路中传导电流强度为i。
+
+
+
+
+
+
I
I
取L，如图。
4
L
+
+
+
+
+
+
I
I
一、安培环路定理遇到的问题：
考虑电容器充放电情况。在某时刻，回路中传导电流强度为i。
取L，如图。
计算H的环流
对S1面：
L
S1
对S2面
矛盾
这说明安培环路定理不适用于非稳恒的情况。
请同学们思考：造成上述结果的原因何在？
§1 位移电流 麦克斯韦方程组
S2
5
请同学们思考：
如果用导线将电容器两极板连接，环流结果如何？
对S1面
对S2面
此时请同学们思考：造成环流结果不同的原因。
是电容器中传导电流不连续造成的。
电容器破坏了电路中传导电流的连续性。
思考之一：场客观存在，环流值必须唯一。
思考之二：定理应该普适。
L
+
+
+
+
+
+
I
I
L
S1
S2
6
为使安培环路定理在非恒定情况下也适用，必须设法使电流连续，仅仅考虑传导电流是不行的，要扩展电流概念。
因是电容器中不连续，此时只能利用电容器极板之间存在的物理量来扩展电流概念。
我们假设：电容器内存在一个类似电流的物理量，它具有电流的量纲，起着电流的作用，能够产生磁场。
在充放电过程中，平行板电容器内有哪些物理量？
那用上面哪一个物理量来扩展电流概念？
7
电容器充放电过程中，导线中有电流、极板上有电荷、极板间有电场。
流入（或流出）极板的电流等于单位时间内极板上电荷增加（或减少）。
极板上的电荷在极板间产生电场。
导线中的电流和极板间的电位移通量的变化率相等
可以考虑用电位移通量的变化率来扩充电流的概念，使电流在电容器中连续。
下面从电流的连续性方程出发，来扩充电流的概念。
8
充电时，极板上的电荷随时间变化。极板间电场随之变化。穿过S1面的电流在极板上积累，根据电流连续性原理(适于非稳恒）
另由高斯定理：
L
+
+
+
+
+
+
I
I
L
S1
S2
9
穿入闭合面的通量为负，
若按非闭合面计算，考虑到S1 和S2有共同的L环路，第二项前加负号。
在非稳恒时，尽管传导电流 不一定连续，
但 却永远是连续的。
L
+
+
+
+
+
+
I
I
L
S1
S2
10