1、2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(电磁感应)全电流和全电流定律(共16张PPT)全电流和全电流定律全电流和全电流定律在一般情况下在一般情况下,传导电流、运流电流和位移电流可传导电流、运流电流和位移电流可能同时通过某一截面能同时通过某一截面,因此因此,麦克斯韦引入全电流麦克斯韦引入全电流.全电流全电流通过某一截面的全电流是通过这一截面的通过某一截面的全电流是通过这一截面的传导电流、运流电流和位移电流的传导电流、运流电流和位移电流的代数和代数和.在任一时刻在任一时刻,电路中的全电流总是连续的电路中的全电流总是连续的.而且而且,在在非稳恒的电路中非稳恒的电路中,安培环路定律仍然成立安培环路定律
2、仍然成立.位移电流的实质位移电流的实质 从安培环路定理的普遍形式从安培环路定理的普遍形式 可知，麦克斯韦位移电流假说的实质在于，可知，麦克斯韦位移电流假说的实质在于，它指出不仅传导电流可以在空间激发磁场，它指出不仅传导电流可以在空间激发磁场，位移电流同样可以在空间激发磁场。位移电流同样可以在空间激发磁场。SsdlSdtDSdjIIl dH SsdlSdtDSdjIIl dH全电流定律全电流定律此式不仅更清楚地揭示此式不仅更清楚地揭示 位移电流假说的核心：位移电流假说的核心：变化的电场可以激发磁场。变化的电场可以激发磁场。而且，给出了而且，给出了变化的电场和它激发变化的电场和它激发的磁场在方向上
3、的右手螺旋关系的磁场在方向上的右手螺旋关系。在真空中安培环路定理表示成更为简洁的形式在真空中安培环路定理表示成更为简洁的形式 SlSdtDl dHtD B SsdlSdtDSdjIIl dH麦克斯韦的有旋电场假说和位移电流假说麦克斯韦的有旋电场假说和位移电流假说为建立统一的电磁场理论奠定了理论基础。为建立统一的电磁场理论奠定了理论基础。位移电流与传导电流的比较位移电流与传导电流的比较:传导电流传导电流位移电流位移电流自由电荷的定向移动自由电荷的定向移动电场的变化电场的变化通过导体产生焦耳热通过导体产生焦耳热真空中无热效应真空中无热效应可以存在于真空、可以存在于真空、导体、电介质中导体、电介质中
4、只能存在于导体中只能存在于导体中传导电流和位移电流位移方向相同，传导电流和位移电流位移方向相同，在激发磁场上是等效在激发磁场上是等效例例:半径为半径为R,相距相距l(lR)的圆形空气平板电容器的圆形空气平板电容器,两两端加上交变电压端加上交变电压U=U0sin t,求电容器极板间的求电容器极板间的:（湖南省长郡中学（湖南省长郡中学2018物理国赛考前模拟）物理国赛考前模拟）(1)位移电流位移电流;(2)位移电流密度位移电流密度Jd的大小的大小;(3)位移电流激发的磁场分布位移电流激发的磁场分布B(r),r为圆板为圆板的中心距离的中心距离.OOPlROOPlR解解 (1)由于由于lR,故平板故平
5、板间可作匀强电场处理间可作匀强电场处理,lUE 根据位移电流的定义根据位移电流的定义 tcosUlRRdtdEdtDSddtdI02020dd 另解另解 dtdUCdtCUddtdQId 平性板电容器的电容平性板电容器的电容lRC20代入上式代入上式,可得同样结果可得同样结果.(2)由位移电流密度的定义由位移电流密度的定义tlUtUltEtDJdcos0000或者或者2RIJdd(3)因为电容器内因为电容器内 I=0,且磁场分布应具有轴对且磁场分布应具有轴对称性称性,由全电流定律得由全电流定律得Rr 211rJSdJl dHdSdLtcosrlUr2H2001 rtcosl 2UH001 rt
6、coslc2Urtcosl 2UHB20000101 OOPlRRr 2ddL2RJIl dH2 r1tcosl 2URr2IH020d2 r1tcoslc2URr1tcosl 2URHB2020200202 OOPlRSLSdtDJl dHViSdVqSdD 0l dEL 0SdBS 静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场SLSdtBl dESiLSdJIl dH dI涡E变变二、二、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 麦克斯韦麦克斯韦 在系统地总结了前人电磁学理论的基在系统地总结了前人电磁学理论的基础上，提出了涡旋电场和位移电流假说，这是他对础上，提出了涡旋电场和位移电流假说，这是他对电磁理论最伟大的贡献
7、。电磁理论最伟大的贡献。从而在人类科学史上第一次揭示了电场和磁场从而在人类科学史上第一次揭示了电场和磁场的内在联系，建立了完整的电磁场理论体系，而这的内在联系，建立了完整的电磁场理论体系，而这个理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。个理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。这两个假说的核心思想是：这两个假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场；变化的磁场可以激发涡旋电场；变化的电场可以激发涡旋磁场。变化的电场可以激发涡旋磁场。麦克斯韦认为静电场的高斯定理和磁场的高斯定麦克斯韦认为静电场的高斯定理和磁场的高斯定理也适用于一般电磁场理也适用于一般电磁场.所以所以,可以将电磁场的基本可以将电磁场的基本规律写成规律写成麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组SdiLSdtDJIIl dH ViSdVqSdD 0SdBS SmLSdtBdtdldE 麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的、间的关系。间的关系。由麦克斯韦方程组的微分形式可以证明电磁波的存由麦克斯韦方程组的微分形式可以证明电磁波的存在。在。对于各向同性介质，有对于各向同性介质，有EDr 0 HBr 0
