磁場(chǎng)和它的源3位移電流.ppt

1,一 位移電流 全電流安培環(huán)路定理,1）問(wèn)題的提出,2,穩(wěn)恒電流的電流線是閉合線，電荷的運(yùn)動(dòng)并不改變其分布。對(duì)閉合面，面內(nèi)總電量不隨時(shí)間變化，故,通過(guò)的電流是相同的，安培定律都成立。,3,非穩(wěn)定情況下，安培環(huán)路定律是否成立？,在電路中有電容器充電和放電時(shí)的電路，不論充電或放電，在同一時(shí)刻通過(guò)電路中導(dǎo)體上任何截面的電流都相等。,但是這種在金屬導(dǎo)體中的傳導(dǎo)電流不能在電容器的兩極板之間的真空或電介質(zhì)中流動(dòng)，因而對(duì)整個(gè)電路說(shuō)來(lái)，傳導(dǎo)電流是不連續(xù)的,4,在傳導(dǎo)電流不連續(xù)的情況中，將安培環(huán)路定理應(yīng)用同一個(gè)閉合回路C為邊線的不同曲面時(shí)，對(duì)S1面就得到,如果取S2(穿過(guò)電容器的兩極板之間) 面則得到,5,由上式看出， 和 相等，單位相同,麥克斯韋假設(shè) 電場(chǎng)中某一點(diǎn)位移電流密度等于該點(diǎn)電位移矢量對(duì)時(shí)間的變化率.,6,位移電流,位移電流密度,通過(guò)電場(chǎng)中某一截面的位移電流等于通過(guò)該截面電位移通量對(duì)時(shí)間的變化率.,7,全電流在任何情況下都是連續(xù)的,全電流：傳導(dǎo)電流與位移電流合在一起,8,在傳導(dǎo)電流中斷或部分中斷的地方，由位移電流進(jìn)行接續(xù)。全電流是連續(xù)的。,極板上電量的變化聯(lián)結(jié)了導(dǎo)線中的電流，而極板間變化的電場(chǎng)又聯(lián)結(jié)了極板上電荷量的變化，電路中的電流借助于電容器內(nèi)的電場(chǎng)變化仍可視為連續(xù)的。,9,非穩(wěn)恒電流磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理,傳導(dǎo)電流和位移電流在激發(fā)磁場(chǎng)方面等效可見(jiàn)，磁場(chǎng)的環(huán)流不僅與環(huán)路內(nèi)的傳導(dǎo)電流有關(guān)，同時(shí)也與環(huán)路曲面的電位移通量有關(guān)。在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，不僅傳導(dǎo)電流是磁場(chǎng)渦旋的中心，而且存在電場(chǎng)變化的地方也是磁場(chǎng)渦旋的中心。,10,電流 變化電場(chǎng),渦旋磁場(chǎng),變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng),11,傳導(dǎo)電流與位移電流的不同：,1）傳導(dǎo)電流和自由電荷的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)，位移電流在真空中則與電場(chǎng)的變化相當(dāng)，根本沒(méi)有電荷在運(yùn)動(dòng)。,2）介質(zhì)中的位移電流不產(chǎn)生焦耳熱。,3）傳導(dǎo)電流僅能在導(dǎo)體中存在，位移電流可在導(dǎo)體、電介質(zhì)以及真空中存在。,12,例1 有一圓形平行平板電容器， 現(xiàn)對(duì)其充電，使電路上的傳導(dǎo) 電流 ，若略去邊緣效應(yīng)， 求（1）兩極板間的位移電流； （2）兩極板間離開(kāi)軸線的距離為 的點(diǎn) 處 的磁感強(qiáng)度 .,13,解 如圖作一半徑為 平行于極板的圓形回路，通過(guò)此圓面積的電位移通量為,14,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得,15,例2 研究圓板形平行板電容器在充電或放電過(guò)程中，磁場(chǎng)與傳導(dǎo)電流、位移電流的關(guān)系（忽略邊緣效應(yīng)）。,解：設(shè)在充電過(guò)程中，某一時(shí)刻極板上的電量為q0，其面密度,16,區(qū)域1：只存在位移電流,17,區(qū)域2： 無(wú)傳導(dǎo)電流,區(qū)域3、4： 只存在傳導(dǎo)電流,18,應(yīng)該指出，雖然在上述計(jì)算中只用了極板間的位移電流，然而它是導(dǎo)線中傳導(dǎo)電流的延續(xù)。板外導(dǎo)線中的傳導(dǎo)電流和極板間的位移電流所構(gòu)成的連續(xù)的全電流，相當(dāng)于一個(gè)長(zhǎng)直導(dǎo)線激發(fā)一軸對(duì)稱分布的磁場(chǎng)，故所得B 的實(shí)際上就是這樣的全電流激發(fā)的總磁場(chǎng)，并不是單由極板之間的位移電流所激發(fā)的,19,練習(xí)1.一平行板電容器的兩極板都是半徑為r的圓形導(dǎo)體片.在充電時(shí),板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化率為 ， 略去邊緣效應(yīng),兩板間的位移電流為,A.,B.,D.,C.,20,練習(xí)2.下列那種情況位移電流為零 (A) 電流不隨時(shí)間變化;B) 電場(chǎng)隨時(shí)間變化; (C) 交流電路; (D) 在接通直流電路的瞬時(shí).,練習(xí)3.一對(duì)巨大的圓形極板電容器,電容為C,加上交流電壓U=Umsint,則極板間位移電流Id= .,21,練習(xí)4.平行板電容器,從q =0開(kāi)始充電.試在圖中畫出充電過(guò)程中,極板間某點(diǎn)P處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向,22,練習(xí)5.如圖,平行板電容器（忽略邊緣效應(yīng)）.充電時(shí),沿回路L1、L2磁場(chǎng)強(qiáng)度B的環(huán)流中,必有,A.,B.,C.,D.,B.,23,練習(xí)1.一平行板電容器的兩極板都是半徑為r的圓形導(dǎo)體片.在充電時(shí),板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化率為 ， 略去邊緣效應(yīng),兩板間的位移電流為,A.,B.,D.,C., ,A,24,練習(xí)2.下列那種情況位移電流為零 (A) 電流不隨時(shí)間變化;B) 電場(chǎng)隨時(shí)間變化; (C) 交流電路; (D) 在接通直流電路的瞬時(shí).,A, ,練習(xí)3.一對(duì)巨大的圓形極板電容器,電容為C,加上交流電壓U=Umsint,則極板間位移電流Id= .,25,練習(xí)4.平行板電容器,從q =0開(kāi)始充電.試在圖中畫出充電過(guò)程中,極板間某點(diǎn)P處電場(chǎng)強(qiáng)度的方