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1、1820年奧斯特,電,磁,1831年法拉第,磁,電,1865年麥克斯韋的兩個(gè)假設(shè),,產(chǎn)生,,產(chǎn)生,,渦旋電場(chǎng),位移電流,變化的磁場(chǎng),電場(chǎng),變化的電場(chǎng),磁場(chǎng),,,激發(fā),第十六章位移電流電磁場(chǎng)基本方程的積分形式,JamesClerkMaxwell（1831-1879）,,麥克斯韋是經(jīng)典電磁理論的奠基人。他在電磁理論方面的工作可以和牛頓在力學(xué)方面的工作相媲美。他提出了有旋場(chǎng)和位移電流的概念,建立了經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的完整體系,并預(yù)言了電磁波的存在。1873年他的電磁學(xué)通論問(wèn)世，這是一本劃時(shí)代的巨著。是人類探索電磁規(guī)律的里程碑。,麥克斯韋簡(jiǎn)介英國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家麥克斯韋15歲就在“愛(ài)丁堡皇家學(xué)報(bào)”發(fā)表論文
2、，1854年從劍橋大學(xué)畢業(yè)，1874年任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的首任主任。他是氣體動(dòng)理論的創(chuàng)始人之一，也是經(jīng)典電磁理論的奠基人。麥克斯韋雖然只活了49歲，但他卻寫(xiě)了100多篇有價(jià)值的論文。愛(ài)因斯坦在紀(jì)念麥克斯韋100周年的文集中對(duì)他作出了很高的評(píng)價(jià)“這是自牛頓奠定理論物理學(xué)的基礎(chǔ)以來(lái)，物理學(xué)公理基礎(chǔ)的最偉大的變革，…這樣一次偉大的變革是同法拉第、麥克斯韋和赫茲的名字永遠(yuǎn)聯(lián)在一起的。這次革命的最大部分出自麥克斯韋。”,,1.問(wèn)題的提出,,,,,,,,,,對(duì)穩(wěn)恒電流,對(duì)S1面,對(duì)S2面,,矛盾,穩(wěn)恒磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理已不適用于非穩(wěn)恒電流的電路,,,一、位移電流,變化的磁場(chǎng)?激發(fā)電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng)),變化的電場(chǎng)
3、?激發(fā)磁場(chǎng),2.位移電流假設(shè),非穩(wěn)恒電路中，在傳導(dǎo)電流中斷處必發(fā)生電荷分布的變化,極板上電荷的時(shí)間變化率等于傳導(dǎo)電流,,極板上電荷的變化必引起電場(chǎng)的變化,,,,,,,,,電位移通量,,—位移電流(電場(chǎng)變化等效為一種電流),(以平行板電容器為例),電位移通量的變化率等于傳導(dǎo)電流強(qiáng)度,一般情況位移電流,位移電流密度,,,位移電流與傳導(dǎo)電流連接起來(lái)恰好構(gòu)成連續(xù)的閉合電流,麥克斯韋提出全電流的概念,電流在空間永遠(yuǎn)是連續(xù)不中斷的，并且構(gòu)成閉合回路,－－－(全電流安培環(huán)路定理),麥克斯韋將安培環(huán)路定理推廣,全電流安培環(huán)路定理：,磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合回路的環(huán)流等于穿過(guò)此閉合回路所圍曲面的全電流。,傳導(dǎo)電流和位
4、移電流的比較,相同點(diǎn)：,⑴在周?chē)臻g激發(fā)磁場(chǎng),⑵激發(fā)的磁場(chǎng)為有旋場(chǎng),⑶和磁場(chǎng)方向滿足右手螺旋關(guān)系,不同點(diǎn)：,⑴電荷激發(fā)變化電場(chǎng)激發(fā),⑷存在于導(dǎo)體存在于真空、導(dǎo)體、電介質(zhì),⑶產(chǎn)生焦耳熱無(wú)焦耳熱,⑵是電荷的運(yùn)動(dòng)是電場(chǎng)的變化,(Hd為Id產(chǎn)生的渦旋磁場(chǎng)),,,對(duì)稱美,二、電磁場(chǎng)麥克斯韋電磁場(chǎng)方程的積分形式,法拉第電磁感應(yīng)定律說(shuō)明：變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)，麥克斯韋位移電流論點(diǎn)說(shuō)明：變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)；兩種變化的場(chǎng)永遠(yuǎn)互相聯(lián)系著，形成統(tǒng)一的電磁場(chǎng)，這就是麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本概念。,Maxwell的新思想：,1、渦旋電場(chǎng)——變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),2、位移電流——變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),前人的經(jīng)驗(yàn)：,,,靜電場(chǎng),
5、穩(wěn)恒磁場(chǎng),1、電場(chǎng)的性質(zhì),由靜電場(chǎng)中的高斯定理：,2、磁場(chǎng)的性質(zhì),在任意磁場(chǎng)中，通過(guò)任意閉合曲面的磁通量都等于零。,3、變化電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)系,由全電流的安培環(huán)路定律,4、變化磁場(chǎng)和電場(chǎng)的關(guān)系,,,上式是麥克斯韋對(duì)法拉第定律的推廣。,總結(jié)Maxwell方程組：,1.電場(chǎng)的高斯定理,2.磁場(chǎng)的高斯定理,靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)是渦旋場(chǎng),傳導(dǎo)電流、位移電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)都是無(wú)源場(chǎng),3.電場(chǎng)的環(huán)路定理,4.全電流安培環(huán)路定理,靜電場(chǎng)是保守場(chǎng),變化磁場(chǎng)可以激發(fā)渦旋電場(chǎng),傳導(dǎo)電流和變化電場(chǎng)可以激發(fā)渦旋磁場(chǎng),麥克斯韋用數(shù)學(xué)形式，系統(tǒng)而完美地概括了電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，奠定了宏觀電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)；預(yù)言了電磁波的存在；并指出光波也是電磁波，從而將電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。,說(shuō)明,（1）形式上相同的表達(dá)式，其意義上截然不同（適用一般電磁場(chǎng)）,（2）反映了電磁場(chǎng)是一個(gè)整體,（3）方程組簡(jiǎn)潔、全面、完整的反映了電磁場(chǎng)的基本規(guī)律和性質(zhì),麥克斯韋方程組：,①,②,③,④,判斷下列結(jié)論包含于或等效于哪一個(gè)方程式,（Ｂ）,（Ｄ）,（Ｃ）,（Ｅ）,（Ｆ）,（Ｇ）,電荷總伴隨有電場(chǎng)；,靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)；,磁感線是無(wú)頭無(wú)尾的；,變化的磁場(chǎng)一定伴隨有電場(chǎng)；,感生電場(chǎng)是有旋場(chǎng)；,變化的電場(chǎng)總伴隨有磁場(chǎng)；,電場(chǎng)線的頭尾在電荷上；,（）,（）,（）,（）,（）,（）,（）,（Ａ）,①,②,③,②,④,①,②,謝謝大家！,
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