大學(xué)物理九章4

線圈自感電動(dòng)勢(shì)為由功能原理得即§9-5磁場(chǎng)的能量磁場(chǎng)的能量：（結(jié)論普遍適用）自感系數(shù)的求解二.

磁能密度以長(zhǎng)直線螺線管為例表明能量定域于磁場(chǎng)所在的空間體積V中?。ńY(jié)論普遍適用）I單位體積中的磁能--磁能密度:一般情況，磁場(chǎng)不均勻，則:V是磁場(chǎng)所在的空間dVII例1、一根長(zhǎng)直同軸電纜，由半徑為R1和R2的兩同心圓柱薄筒組成，電纜中有穩(wěn)恒電流I，經(jīng)內(nèi)層流進(jìn)外層流出形成回路。試計(jì)算長(zhǎng)為l的一段電纜內(nèi)的磁場(chǎng)能量。解：R2R1r法二：先計(jì)算自感系數(shù)I例、一根長(zhǎng)直同軸電纜，由半徑為R1導(dǎo)線和R2的圓筒組成，導(dǎo)線和圓筒間充滿磁導(dǎo)率為的介質(zhì)。電纜中有穩(wěn)恒電流I，經(jīng)內(nèi)層流進(jìn)外層流出形成回路。內(nèi)層導(dǎo)線橫截面電流均勻分布試計(jì)算長(zhǎng)為l的一段電纜內(nèi)的磁場(chǎng)能量。解：IR2R1(1)兩導(dǎo)體之間的磁介質(zhì)內(nèi)取回路L1

根據(jù)磁場(chǎng)分布的對(duì)稱性取回路IR1R2IBr0分布曲線如右圖r1L1(2)在圓柱體內(nèi)取回路L2.(3)在圓柱面外取回路L3.R1L3Ir2L2R1R2Br0I麥克斯韋（1831-1879）英國(guó)物理學(xué)家.經(jīng)典電磁理論的奠基人,氣體動(dòng)理論創(chuàng)始人之一.他提出了有旋場(chǎng)和位移電流的概念,建立了經(jīng)典電磁理論,并預(yù)言了以光速傳播的電磁波的存在.在氣體動(dòng)理論方面,他還提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律.電場(chǎng)靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)靜止電荷磁場(chǎng)恒定電流穩(wěn)恒磁場(chǎng)感生磁場(chǎng)

§9-6位移電流電磁場(chǎng)理論

S1L穩(wěn)恒電流條件下的安培環(huán)路定理：定義傳導(dǎo)電流密度矢量大?。?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于電流方向單位橫截面積的電量方向：電流的方向a.簡(jiǎn)單電路L是s的邊界S2S1Lb.

電路中加入電容+++---則對(duì)S1面對(duì)S2面在電容器的充電過(guò)程：矛盾：對(duì)同一閉合回路，H的積分結(jié)果不同。IdId:位移電流而且Id=I為了解決矛盾麥克斯韋假設(shè)S2S1L+++---位移電流和傳導(dǎo)電流一樣，也可以激發(fā)磁場(chǎng)則解決了矛盾！假設(shè)：電荷守恒定律：++++++++++II00位移電流(假設(shè)）的大小和性質(zhì)：Id=I高斯定理：通過(guò)某截面的Id為此截面上通量隨時(shí)間t的變化率，所以稱其為位移電流定義：位移電流密度：大?。弘娢灰齐S時(shí)間的變化率方向：電位移增大的方向電場(chǎng)增大的方向

××××××××××××××

×××××××××××××oPI(傳導(dǎo)電流)Id(位移電流)電荷定向移動(dòng)無(wú)電荷定向移動(dòng)必須依賴導(dǎo)體變化的電場(chǎng)不依賴導(dǎo)體產(chǎn)生焦?fàn)枱岵划a(chǎn)生焦?fàn)枱釁^(qū)別：二、全電流定理安培環(huán)路定理的普遍形式：全電流：傳導(dǎo)電流和位移電流的總和傳導(dǎo)電流面密度位移電流面密度此式稱為全電流的安培環(huán)路定理

1.位移電流在產(chǎn)生磁場(chǎng)這一點(diǎn)上與傳導(dǎo)電流完全相同，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是有旋場(chǎng)

2.和構(gòu)成右旋關(guān)系。全電流的安培環(huán)路定理：說(shuō)明：

三、麥克斯韋方程組

渦旋電場(chǎng)和位移電流的存在表明:

電場(chǎng)和磁場(chǎng)是內(nèi)在的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng).1.電場(chǎng)的性質(zhì)有源特性,高斯定理:2.磁場(chǎng)的性質(zhì)無(wú)源特性,高斯定理:3.變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的聯(lián)系變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

環(huán)路定理:表明:

任何磁場(chǎng)中,H沿任意閉合曲線的線積分等于通過(guò)以該曲線為邊界的任意曲面的全電流.4.變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)的聯(lián)系變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng),改寫(xiě)了電場(chǎng)的環(huán)路定理歸納起來(lái)得到麥克斯韋方程組的積分形式:電場(chǎng)和磁場(chǎng)的本質(zhì)及內(nèi)在聯(lián)系電荷電流磁場(chǎng)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)變化變化激發(fā)激發(fā)預(yù)言了電磁波760nm400nm

可見(jiàn)光

電磁波譜紅外線

紫外線

射線X射線長(zhǎng)波無(wú)線電波頻率波長(zhǎng)短波無(wú)線電波無(wú)線電波可見(jiàn)光紅外線紫外光

射線

射線麥克斯韋方程式的意義是對(duì)經(jīng)典電磁學(xué)理論的高度概括，具有極為豐富的物理內(nèi)容，它對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)是劃時(shí)代的。它在經(jīng)典物理學(xué)中的地位與牛頓定律在經(jīng)典物理學(xué)中的地位相當(dāng)。在形式上，具有鮮明的“對(duì)稱、和諧、簡(jiǎn)單”的美學(xué)標(biāo)志，這正是物理學(xué)家們所追求的，即用盡可能簡(jiǎn)單的概念和方程去概括盡可能多的物理性質(zhì)。M.V.勞厄稱麥克斯韋方程組式是“美學(xué)上真正