高二物理竞赛麦克斯韦电磁场理论课件.pptx

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1、l l麦克斯韦提出两个假设：麦克斯韦提出两个假设：(1)变化的磁场可产生涡旋电场变化的磁场可产生涡旋电场(2)变化的电场变化的电场(位移电流位移电流)可产生磁场可产生磁场问题：问题：对称形式对称形式1、麦克斯韦电磁场理论、麦克斯韦电磁场理论全电流安培环路定律全电流安培环路定律全电流安培环路定律全电流安培环路定律对前述的电容器有对前述的电容器有而而对同一环路对同一环路L，的环流是唯一的的环流是唯一的讨论：讨论：(1)电磁感应定律：变化的磁场产生涡旋电场电磁感应定律：变化的磁场产生涡旋电场(2)电场和磁场的变化永远互相联系着，形成电场和磁场的变化永远互相联系着，形成统一的统一的电磁场电磁场位移电流

2、：变化的电场产生涡旋磁场位移电流：变化的电场产生涡旋磁场说明：说明：(1)位移电流与传导电流的区别：位移电流与传导电流的区别：FF传导电流：电荷作宏观定向运动传导电流：电荷作宏观定向运动FF传导电流：产生焦耳热传导电流：产生焦耳热(2)ID与与 方向上方向上成右手螺旋关系成右手螺旋关系(3)位移电流可存在于一切有电场变化的区域位移电流可存在于一切有电场变化的区域中中(如真空、介质、导体如真空、介质、导体)位移电流：电场的变化位移电流：电场的变化位移电流：没有热效应位移电流：没有热效应例例半半径径 R=0.1m 的的两两块块导导体体圆圆板板，构构成成空空气气平平板板电电容容器器。充充电电时时，极

3、极板板间间的的电电场场强强度度以以dE/dt=1012V/ms的的变变化化率率增增加加。求求(1)两两极极板板间间的的位位移移电电流流 ID;(2)距距两两极极板板中中心心连连线线为为r(rR)处处的的磁磁感感应应强强度度 Br 和和 r=R 处处的的磁磁感感应应强度强度BR（忽略边缘效应）。（忽略边缘效应）。解解：忽忽略略边边缘缘效效应应，极极板板间电场视为均匀分布间电场视为均匀分布(1)两板间位移电流两板间位移电流(2)根根据据对对称称性性，以以对对称称轴轴为为圆圆心、半径为心、半径为r作闭合回路作闭合回路L当当rR时时麦麦克克斯斯韦韦方方程程组组麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组麦克斯韦麦克斯

4、韦方程组方程组物理意义概括：物理意义概括：方方程程1：任任何何闭闭合合曲曲面面的的电电位位移移通通量量只只与与该该闭闭合合曲曲面面内内自自由由电电荷荷有关有关-电场的高斯定理电场的高斯定理方程方程2：变化的磁场产生涡旋：变化的磁场产生涡旋电场电场,即变化的磁场总与电场相即变化的磁场总与电场相伴伴-法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律方程方程3：任何形式产生的磁场都：任何形式产生的磁场都是涡旋场，磁力线都是闭合的是涡旋场，磁力线都是闭合的-磁场的高斯定理磁场的高斯定理方程方程4：全电流与磁场的关系，：全电流与磁场的关系，揭示了变化电场产生涡旋磁场揭示了变化电场产生涡旋磁场的规律，即变化的电场总与

5、磁的规律，即变化的电场总与磁场相伴场相伴-全电流定律全电流定律对方程组的解释 变化的磁场产生电场；变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场；变化的电场产生磁场；电荷可以单独存在，电电荷可以单独存在，电场是有源的；场是有源的；磁荷不可以单独存在，磁荷不可以单独存在，磁场是无源的。磁场是无源的。磁感应强度的变化会磁感应强度的变化会引起环行电场；引起环行电场；位移电流和传导电流位移电流和传导电流一样都能产生环行磁场；一样都能产生环行磁场；电位移矢量起止于存电位移矢量起止于存在自由电荷的地方；在自由电荷的地方；磁场没有起止点。磁场没有起止点。散度是散度是“标量积标量积”一个矢量在一个矢量在某点的散度表征某点的散度表征了该点了该点“产生产生”或或“吸收吸收”这种这种场的能力场的能力,若一若一个点的散度为零个点的散度为零则该点不是场的则该点不是场的起止点。起止点。旋度是旋度是“矢量积矢量积”一个矢量场一个矢量场在某点的旋度描在某点的旋度描述了场在该点周述了场在该点周围的旋转情况。围的旋转情况。