位移电流与全电流定律

第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理11865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）.001c(真空中)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电动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理2稳恒电流磁场的安培环路定理：SLHdlIjdSSL曲面：以闭合曲线为边线的曲面IS：穿过曲面的电流强度L1S2SIRIldHSL)(2面IldHSL)(1面i1S2SLCildHSL)(1面0)(2ldHSL面I：传导电流非稳恒电流一位移电流第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理3dtdDRDI(a)充电时RDdtdDI(b)放电时两极板间电位移为：qDS电位移通量为：DDSSq()()DddDSdSdqdtdtdtdtDddIdt(I传导电流强度）dDdt方向：时刻与传导电流同向ddDjdt第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理4位移电流：ddDjdtDddIdt位移电流密度：电场中某点的位移电流密度等于该点的电位移矢量对时间的变化率；通过电场中的某截面的位移电流强度等于通过该截面的电位移通量对时间的变化率。(DddqIdtdt传导电流强度）在非稳恒情况下，电流也是连续闭合的。+++++-----dIcI第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理5二、全电流如果电路中同时有传导电流和位移电流通过某一截面，则二者之和称为全电流。ddDjjjjdt全DddIIIIdt全全电流电流密度：全电流电流强度：全电流在任何情况下总是连续的。dII位传流移电流导电存在媒体导体导体、电介质、真空起源变化的电场电荷的运动热效应不产生焦耳热有第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理6三、位移电流的磁场麦克斯韦认为：位移电流激发磁场的规律与传导电流相同。全电流定理：ddLHdlIdHdtDdjd在磁场中沿任一闭合回路磁场强度的线积分，在数值上等于该闭合回路内传导电流和位移电流的代数和。LSdIIDHdlIIdSt全位移电流的意义：揭示了电场和磁场的内在联系DSdDdSdtt涡旋磁场第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理7结论：传导电流和位移电流都能激发涡旋磁场。位移电流的引入深刻地揭示了电场和磁场的内在联系，反映了自然界对称性的美。法拉第电磁感应定律表明了变化磁场能够产生涡旋电场，位移电流假设的实质则是表明变化电场能够产生涡旋磁场。变化的电场和变化的磁场互相联系，相互激发，形成一个统一的电磁场。第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理8解：tDjD(1)平行板之间的电场为：D=SQtQS1tSQocosjD均匀分布在横截面上，与传导电流同向。a例1.一圆形平行板电容器，两极板的半径为a。设其正在充放电，电荷按规律Q=Qosint变化，忽略边缘效应。求：两极板间任意点的jD和？dIcosdDoIjSQt（2）位移电流强度：第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理:解（1）电容器两极板间的位移电流（2）以两板中心连线为轴，取半径为r的圆形回路，应用全电流定律Rr例2.有一平板电容器，两极板是半径R=0.1m的导体圆板，匀速充电使电容器两极板间电场的变化率为。求：(1)位移电流；(2)两极板间离两板中心连线为r处的磁感强度和r=R处的。131110dEVmsdtrBRBDddIdtdtdIldHDL20dDdESRdtdt2.8()A第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理时当RrrBrHldHL2200;IdtdErrB0202dtdErB200RrdtdIldHDLDDS20DrddEdtdt20Er第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理11时当RrrBrHldHL220200;DSddDdEIdtddtRt所以dtdERrB0202rdtdERB2002时当Rr)(106.52800TdtRdEBBrRRr第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理12例3.一空气平行板电容器，略去边缘效应。1）充电完毕后，断开电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有jD？2）充电完毕后，仍接通电源，然后拉开两极板。此过程中两极板间是否有jD？为什么？jD=0jD0dEUEdU,不变，D改变！第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理13例4有一圆形平行平板电容器,.现对其充电,使电路上的传导电流,若略去边缘效应,求（1）两极板间的位移电流;（2）两极板间离开轴线的距离为的点处的磁感强度.cm0.3RA5.2ddctQIcm0.2rPRcIPQQcI*r解如图作一半径为平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为r)π(2rDΨQRrΨ22tQRrtΨIdddd22dD第23章麦克斯韦方程组与电磁波23-1位移电流与全电流定律大学物理14ddcdIIIlHltQRrrHdd)π2(22tQRrtΨIdddd22dtQRrBddπ220tQRrHddπ22计算得T1011.15BA1.1dI代入数据计算得RcIPQQcIr*