西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十四章 变化中的磁场和电场 第五节 位移电流

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大学物理 第五节位移电流 对称性「随时间变化的磁场→感生电场(涡旋电场) 随时间变化的电场 磁场 麦克斯韦提出又一重要假设:位移电流 问题的提出 稳恒磁场的安培环路定理 厅d=∑ (L内) 穿过以L为边界的任意曲面的传导电流 非稳恒情况如何? 第2页共25页

大学物理 第2页 共25页 麦克斯韦提出又一重要假设：位移电流 → 随时间变化的磁场 感生电场(涡旋电场) 随时间变化的电场 磁场 对称性 → 一、问题的提出 稳恒磁场的安培环路定理：   =  （L内） L H l I d 0   穿过以 L 为边界的任意曲面的传导电流 非稳恒情况如何？ 第五节 位移电流

大学物理 非稳恒情况举例:电容器充放电 取回路L,作以L为边界的曲面 2 导线穿过S1 导线不穿过S2 对S1:H·d=l 矛盾! K 对S:5d=0 说明将安培环路定理推广到一般情况时需要进行补 充和修正 出现矛盾的原因:非稳恒情况下传导电流不连续 于7ds=1≠0(流入s,不流出S) 第3页共25页

大学物理 第3页 共25页 非稳恒情况举例：电容器充放电 矛盾！ 说明将安培环路定理推广到一般情况时需要进行补 充和修正。 对S1 : H l I L  =    d 对S2 : d = 0 L H l   出现矛盾的原因：非稳恒情况下传导电流不连续  +  = −  1 2 d 0 S S j S I   ( I 流入S1，不流出S2 ) 导线穿过S1 导线不穿过S2 1 2 + − K 1 S 取回路L，作以L为边界的曲面 L 2 S +

大学物理 2 传导电流不连续的后果: 电荷在极板上堆积。 电荷密度随时间变化 (充电G个,放电a↓) 一极板间出现变化电场。 K 解决问题思路 寻找传导电流与极板间变化电场之间的关系 传导电流 板间电场 结论 E =,(oS)=S 大小 dt dt dtD=E= dD I do s dt dt dt dt 第4页共25页

大学物理 第4页 共25页 传导电流不连续的后果： 电荷在极板上堆积。 电荷密度随时间变化 (充电 ，放电 ) 极板间出现变化电场。     t S S t t q I d d ( ) d d d d  = =  = S t I j d d = = E =  D = E =  t t D d d d d  = 大小： t D j d d = 传导电流 板间电场 结论 寻找传导电流与极板间变化电场之间的关系 解决问题思路： 1 S 2 S L 1 2 + − K

大学物理 σ个,D个 dD >0 dt dD 充电与D同向 dt 与同向 dD ds ,D( dt dD 0 d④ I=;∫DdS==,0 放电 dt dt 与D反向 与同向 第5页共25页

大学物理 第5页 共25页 t D j d d   = S t D j S S S     d d d  d =    t Φ D S t I D S d d d d d =   =     ,D  0 d d  t D  与 j 同向  与 D 同向  D  充电 I + −   ,D  与 D 反向  与 j 同向  0 d d  t D  D  放电 I + −