麥克斯韋方程市公開課獲獎?wù)n件

1、10.1 位移電流一.關(guān)于 1. 從穩(wěn)恒電路中推出最初目的：避開磁化電流計算2.傳導(dǎo)電流(電荷定向移動) 熱效應(yīng) 產(chǎn)生磁場3. ： 與回路套連電流 取值:通過以L為邊界任一曲面電流第十章 麥克斯韋方程組 電磁場第1頁第1頁在電容器充電過程中出現(xiàn)了矛盾在某時刻 回路中傳導(dǎo)電流強(qiáng)度為取L 如圖思考之一：場客觀存在 環(huán)流值必須唯一思考之二：定理應(yīng)當(dāng)普適假設(shè)：電容器內(nèi)存在一個類似電流物理量計算H環(huán)流取取L第2頁第2頁麥克斯韋假設(shè)位移電流存在，提出全電流概念，把安培環(huán)路定理推廣到非恒定情況下也合用，得到安培環(huán)路定理普遍形式。二. 位移電流 平板電容器內(nèi)部存在一個物理量能夠產(chǎn)生磁場起著電流作用應(yīng)是電流量綱

2、第3頁第3頁1. 通量：通過任一閉合曲面電流密度通量為零，此即為電流穩(wěn)恒條件。它表明電流從曲面一側(cè)流進(jìn)，必定從曲面另一側(cè)流出，即電流線電流連續(xù)性方程線0對非穩(wěn)恒電流，S面內(nèi)有自由電荷積累。第4頁第4頁2. 通量：可得：麥克斯韋把 稱做“位移電流 ”把 稱作“位移電流密度第5頁第5頁在充放電過程中，平行板電容器內(nèi)有哪些物理量？時刻有分析各量量綱3. 量綱分析第6頁第6頁 從量綱上進(jìn)行尋找Maxwell 定義：位移電流displacement current電流面密度第7頁第7頁通過某個面積位移電流就是通過該面積電位移通量對時間改變率位移電流面密度定義第8頁第8頁10.2 全電流安培環(huán)路定理一、全

3、電流定律電流概念推廣能產(chǎn)生磁場物理量1）傳導(dǎo)電流 載流子定向運(yùn)動2）位移電流第9頁第9頁 電流概念推廣僅僅從產(chǎn)生磁場能力上定義僅此而已 其它方面均表現(xiàn)出不同如在真空中位移電流不伴有電荷任何運(yùn)動 因此談不上產(chǎn)生焦耳熱Maxwell 全電流安培環(huán)路定理第10頁第10頁 用全電流定理就能夠處理前面 充電電路中矛盾只有傳導(dǎo)電流只有位移電流平行板電容器板面積為S第11頁第11頁二. 位移電流本質(zhì)之結(jié)識相應(yīng)著感生磁場完善麥假設(shè)：改變著電場也會產(chǎn)生磁場。改變電偶極矩若 真空第12頁第12頁例 平板電容器 均勻充電板半徑為 ,內(nèi)部充斥介質(zhì)求：1)(忽略邊沿效應(yīng)P解：2)放電方向2) 過P點垂直軸線作一圓環(huán)P第

4、13頁第13頁P(yáng)由全電流定理第14頁第14頁得若作一數(shù)量級估算忽略邊沿效應(yīng)電容器內(nèi)總位移電流第15頁第15頁 電流概念就產(chǎn)生磁場而論 B安培環(huán)路定理討論 S是以L為邊界任意面?zhèn)鲗?dǎo) 位移 束縛電流全電流定理傳導(dǎo)電流面密度位移電流面密度第16頁第16頁法拉第電磁感應(yīng)定律闡明: 改變磁場會激發(fā)渦旋電場；麥克斯韋全電流定律闡明： 改變電場會激發(fā)渦旋磁場。 位移電流引入，它給出了電場和磁場 內(nèi)在聯(lián)系，反應(yīng)了自然現(xiàn)象對稱性。改變 電場和磁場互相聯(lián)系形成統(tǒng)一電磁場。 位移電流存在于有電位移改變地方。不但 在電介質(zhì)中，就是在導(dǎo)體中，甚至在真空中 ， 也能夠存在位移電流。第17頁第17頁10.3 麥克斯韋方程組

5、 Maxwell equations一. 積分形式通量第18頁第18頁環(huán)流通量第19頁第19頁麥 克 斯 韋 方 程 電場高斯定理法拉第電磁感應(yīng)定律磁場高斯定理磁場安培環(huán)路定理第20頁第20頁二.微分形式1.數(shù)學(xué)上定理Gauss定理Stokes定理梯度散度旋度算符直角坐標(biāo)系第21頁第21頁2.微分形式積分形式微分形式第22頁第22頁1. 完善了宏觀電磁場理論 四個微分方程方程組在任何慣性系中形式相同洛侖茲不變式擬定邊界條件下解方程組尚有介質(zhì)方程三. 麥克斯韋奉獻(xiàn)第23頁第23頁2. 愛因斯坦相對論主要試驗基礎(chǔ)3. 預(yù)言電磁波存在 滿足微分 方程形式是：由微分方程出發(fā) 在各向同性介質(zhì)中 且有：方

6、程組解 、 含有波動形式第24頁第24頁是波動方程形式對沿 方向傳播電磁場(平面電磁波)，有10. 4 電磁波第25頁第25頁波動方程任一物理量傳播方向物理量是波速是比較第26頁第26頁 電磁波是橫波平面電磁波性質(zhì)： 方向始終與傳播方向垂直，且 方向指向電磁波傳播方向; 之間是同相位改變， 且大小成百分比： 電磁波波速真空第27頁第27頁 光是電磁波普通與物質(zhì)作用主要是 矢量通常被稱為光矢量10. 5 電磁波能量與電磁波譜一、電磁波能量密度沿X 軸正方向傳播平面電磁波中，電場能量和磁場能量密度為：第28頁第28頁兩者總是相等地改變電磁波場能密度：能量也是以波形式向前傳播，波速為u .二、電磁場能流密度-坡印亭矢量能流密度：且方向為：波傳播方向第29頁第29頁能流密度矢量：坡印