磁場(chǎng)能量.位移電流

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1、上實(shí)驗(yàn)中開關(guān)拉開后，燈泡還會(huì)閃亮一下。說明了：通電線圈中儲(chǔ)藏著能量。磁能=拉閘后電流消失過程中自感電動(dòng)勢(shì)作的功。設(shè)拉閘后，dt內(nèi)通過燈泡的電流為i，則dt內(nèi)自感電動(dòng)勢(shì)作的功為自感為L(zhǎng)的線圈，電流為I時(shí)的磁能多大？12.5.1自感磁能12.5磁場(chǎng)能量1它也就是自感為L(zhǎng)的線圈,電流為I時(shí)的磁能:如果我們知道了磁能，也可以求自感系數(shù)：自感電動(dòng)勢(shì)做的總功為：12.5.2磁場(chǎng)的能量本質(zhì)上看，它是建立磁場(chǎng)時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)做的功,所以是磁場(chǎng)的能量。磁場(chǎng)的能量Wm與磁感應(yīng)強(qiáng)度B有什么聯(lián)系？2長(zhǎng)直螺線管的磁場(chǎng)是在螺線管內(nèi)，而且是均勻的，所以單位體積的磁場(chǎng)能量（磁場(chǎng)能量密度）

2、為：或以長(zhǎng)直螺線管為特例來證明（不嚴(yán)格）（對(duì)整個(gè)磁場(chǎng)空間積分）因此，任意磁場(chǎng)的能量計(jì)算公式為：3例題求單位長(zhǎng)度同軸電纜的磁場(chǎng)能量。解：磁場(chǎng)只存在于兩筒之間，由安培環(huán)路定律得磁場(chǎng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)能量密度為選單位長(zhǎng)度的體積元注1：由以上結(jié)果可求出L4說明：①回路在通電時(shí)，電源克服線圈上的自感電動(dòng)勢(shì)作功，繼而轉(zhuǎn)換成磁能儲(chǔ)存在線圈中。注2：也可以先求出L，再求Wm②建立電流的過程，是建立磁場(chǎng)的過程，也是儲(chǔ)存磁能的過程。③回路在斷電時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)作功，消耗儲(chǔ)存在線圈中的磁能。5的線圈，通以I＝2.5A的電流，測(cè)得通過環(huán)截面的磁通φm＝0.5mWb，求環(huán)中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能

3、量。解法2：因?yàn)槭羌?xì)環(huán)，B近似均勻。設(shè)截面積為S，平均周長(zhǎng)為L(zhǎng)，解法1：例題：矩形截面的細(xì)螺繞環(huán)，繞有N＝2000匝6安培環(huán)路定理在電流非穩(wěn)恒時(shí)出現(xiàn)了矛盾，對(duì)磁場(chǎng)的“源”認(rèn)識(shí)必須發(fā)展完善宏觀電磁場(chǎng)理論★電場(chǎng)：靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)靜止電荷★磁場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)穩(wěn)恒電流感生磁場(chǎng)？回顧源？對(duì)稱12.6位移電流源？7關(guān)于①從穩(wěn)恒電流情況導(dǎo)出②方程本質(zhì):反映電流產(chǎn)生磁場(chǎng)：與回路套連的電流③的含義即:通過以L為邊界所張的任一曲面的電流LS1S2穩(wěn)恒電流時(shí)通過各面電流相同。1．問題的提出8將H的回路定理用于閉合的恒定電流回路是沒有問題的，但用于不閉合的電流回路就出現(xiàn)了矛盾:例如，

4、電容器的充放電回路。對(duì)S1:對(duì)S2:矛盾！與L套連的，即穿過以L為邊界的任意曲面（S1,S2等）的電流都是I。LRIS1S2理論的思考：場(chǎng)客觀存在，環(huán)流值必須唯一定理要修正！出現(xiàn)矛盾！原因：傳導(dǎo)電流在電容器處中斷！9同時(shí)將安培環(huán)路定理修正為對(duì)全電流成立。2.位移電流全電流全電流定理（1）位移電流displacementcurrent如何修正？麥克斯韋設(shè)想：電容器極板之間存在某個(gè)物理量，起著“延續(xù)”電流的作用（應(yīng)是電流的量綱）它和傳導(dǎo)電流總體（全電流）是連續(xù)的，即滿足連續(xù)方程；任務(wù)：尋找非穩(wěn)恒情況下滿足“電流”連續(xù)的物理量。10◆分析：對(duì)S1S2組成的閉

5、合面，非穩(wěn)恒的傳導(dǎo)電流I滿足又充電dq/dt>0;放電dq/dt<0電流密度的概念：J0=dI/dS⊥LRIS1S2穩(wěn)恒電流連續(xù)條件高斯定理流入閉合面的傳導(dǎo)電流等于流出閉合面的位移電流則此電流就是連續(xù)的。111861年，麥克斯韋為了把安培環(huán)路定理推廣到非恒定電流的情況，提出了另一個(gè)重要的假設(shè):在電容器充放電時(shí)，電容器內(nèi)麥克斯韋認(rèn)為變化的電場(chǎng)可以看作一種電流，稱為位移電流，如果把位移電流也作為電流對(duì)待,安培環(huán)路定理就沒有矛盾了。?D------電位移通量“變化的電場(chǎng)也象電流一樣會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)”位移電流密度通過任一曲面的位移電流：12LRIS1S2全電流總是連

6、續(xù)的:例，對(duì)S1面只有I傳，對(duì)S2面只有I位，而這兩項(xiàng)是相同的。修正后的安培環(huán)路定理（2）全電流及修正后的安培環(huán)路定理變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：13產(chǎn)生根源q定向運(yùn)動(dòng)的變化存在于實(shí)物實(shí)物或“真空”熱效應(yīng)不產(chǎn)生焦耳熱產(chǎn)生焦耳熱磁效應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)單位(SI)安培安培（3）位移電流與傳導(dǎo)電流的比較14整理研究思路：找出原有理論的矛盾所在，以已有基本規(guī)律為基礎(chǔ)（傳導(dǎo)電流的連續(xù)性方程＋D的高斯定理）數(shù)學(xué)演繹物理假說：也是“電流”，它在產(chǎn)生磁場(chǎng)上，作用與傳導(dǎo)電流相同◆麥克斯韋位移電流的假說，最終導(dǎo)致完整的經(jīng)典電磁理論的建成。理論的發(fā)展15兩板間距

7、為d<

8、磁場(chǎng)由近到遠(yuǎn)傳播開去,就是電磁波。變化的感生電場(chǎng)，相當(dāng)于電流（位移電流），其周圍又會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生