《06電磁感應(yīng)與電磁場》課件-new-0602麥克斯韋電磁場方程

01感生電場

02位移電流

03真空中麥克斯韋方程組6.2麥克斯韋電磁場方程01感生電場感生電動(dòng)勢——導(dǎo)體或?qū)w回路不動(dòng)__磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢——回路中產(chǎn)生感生電流——渦旋電流麥克斯韋假設(shè)——無論有無導(dǎo)體或者導(dǎo)體回路變化的磁場將在其周圍空間產(chǎn)生具有閉合電力線的電場變化的磁場產(chǎn)生的電場——感生電場靜電場——電場線始于正電荷__終止于負(fù)電荷感生電場——電場線無頭無尾

——對(duì)電荷施加作用有電場能

——電場做功與路徑有關(guān)——非靜電力非保守力場——保守力場__具有電場能感生電動(dòng)勢——感生電場回路L不隨時(shí)間變化——感生電場沿閉合路徑積分等于磁通量變化率的負(fù)值

半徑為R的長直螺線管中載有變化電流當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率以恒定的速率增加時(shí)計(jì)算1)管內(nèi)外感生電場和同心圓形導(dǎo)體回路中的感生電動(dòng)勢2)將長度為l

的金屬棒ab垂直于磁場放置于螺線管內(nèi)，求棒兩端的感生電動(dòng)勢大小及方向

螺線管內(nèi)各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度與變化率相等__方向一致環(huán)形閉合回路——積分方向?yàn)轫槙r(shí)針r<R1)管內(nèi)外感生電場和同心圓形導(dǎo)體回路中的感生電動(dòng)勢——若則為逆時(shí)針環(huán)形導(dǎo)體回路中的感生電動(dòng)勢感生電場——逆時(shí)針——若則為逆時(shí)針r>R的空間——逆時(shí)針環(huán)形導(dǎo)體回路中——逆時(shí)針環(huán)形閉合回路——積分方向?yàn)槟鏁r(shí)針——螺線管內(nèi)外的感生電場一簇逆時(shí)針方向同心圓連接oa，ob，回路oab的電動(dòng)勢為2)長度為l的金屬棒ab垂直于磁場放置于螺線管內(nèi)求棒兩端的感生電動(dòng)勢大小及方向——方向感生電場加速電子感應(yīng)加速器

是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦旋電場加速電子的裝置1932年，斯萊皮恩（J.Slepian）提出利用感應(yīng)電場加速帶電粒子的想法1940年制成了第一臺(tái)電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器屬于低能加速器，能量極限約為100MeV主要的應(yīng)用：使高能電子轟擊金屬靶，通過軔致輻射產(chǎn)生γ射線，用于工業(yè)γ射線探傷和射線治療癌癥在電磁鐵的兩極間有一環(huán)形真空室，電磁鐵受交變電流激發(fā)，在兩極間產(chǎn)生一個(gè)由中心向外逐漸減弱、并具有對(duì)稱分布的交變磁場，這個(gè)交變磁場又在真空室內(nèi)激發(fā)感生電場，其電場線是一系列繞磁感應(yīng)線的同心圓。用電子槍把電子沿切線方向射入環(huán)形真空室，電子將受到感生電場的作用而被加速。感應(yīng)加熱渦電流02位移電流穩(wěn)恒電流磁場中安培環(huán)路定理——1861年麥克斯韋在研究電磁場的規(guī)律時(shí)提出位移電流假設(shè)建立了變化磁場的安培環(huán)路定理應(yīng)用于非穩(wěn)恒電流激發(fā)的磁場中時(shí)產(chǎn)生了矛盾——電源合上__電流開始增長導(dǎo)線回路中有變化的電流__電容器之間沒有電流——以L為邊界作兩個(gè)曲面S1和S2

對(duì)兩個(gè)曲面具有相同的回路L應(yīng)用安培環(huán)路定理S1曲面S2曲面——積分結(jié)果相等S1曲面S2曲面——積分結(jié)果不相等磁場強(qiáng)度電位移矢量有介質(zhì)各向同性電流增長過程——極板電量增加__電容器內(nèi)部電場變化極板之間的電位移通量——電位移通量的變化率等于導(dǎo)線中電流位移電流如果曲面S不隨時(shí)間變化閉合回路選取S2曲面時(shí)位移電流沒有電介質(zhì)時(shí)

非恒定電流下沒有電介質(zhì)時(shí)——傳導(dǎo)電流——位移電流傳導(dǎo)電流——電荷的定向運(yùn)動(dòng)__有熱效應(yīng)__激發(fā)磁場位移電流——變化的電場產(chǎn)生__沒熱效應(yīng)__激發(fā)磁場全電流傳導(dǎo)電流位移電流起源于自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)不涉及電荷運(yùn)動(dòng)，本質(zhì)上就是變化的電場通過導(dǎo)體時(shí)要產(chǎn)生焦耳熱無熱效應(yīng)只在導(dǎo)體中存在可以在導(dǎo)體、電介質(zhì)甚至真空中存在03真空中麥克斯韋方程組——麥克斯韋電磁場理論是關(guān)于電場和磁場統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述——電場和磁場的性質(zhì)——理論基于電場和磁場的高斯定理和環(huán)路定理真空中麥克斯韋方程組的積分形式1)電場高斯定理靜止電荷激發(fā)的電場——電場線有頭有尾——有源場變化磁場激發(fā)的電場——無源場——電場線無頭無尾兩者同時(shí)存在時(shí)2)電場環(huán)路定理靜電場磁場激發(fā)電場同時(shí)存在——無旋場——有旋場3)磁場高斯定理