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1、电电1111电磁场电磁场 本章将全面介绍电磁场的基本规律本章将全面介绍电磁场的基本规律 为比较集中地和简洁地给出这些规律，为比较集中地和简洁地给出这些规律，不按照书上的顺序和讲法，不按照书上的顺序和讲法，而是将有关材料重新而是将有关材料重新麦克斯韦电磁场方程组，麦克斯韦电磁场方程组，并阐明电磁波的性质并阐明电磁波的性质我们我们加以组织。加以组织。和电磁场的相对性。和电磁场的相对性。前前 言言211.1 位移电流位移电流（displacement current）(书书8.5节节)变化磁场可以激发电场。变化磁场可以激发电场。反反过过来来，变变化化电电场场是是否否也可以激发磁场呢？也可以激发磁场呢
2、？情况导线周围的磁场相同，情况导线周围的磁场相同，说明电容器说明电容器C中的变化电场中的变化电场下面进行定量的分析：下面进行定量的分析：也像电流那样能激发磁场。也像电流那样能激发磁场。图（图（A）、（）、（B）中两种）中两种I0(t)Cq0(t)(A)I0(t)(B)E(t)3q0(t)S板板CD(t)SI0(t)麦克斯韦认为：麦克斯韦认为：（这是一种假设性的推广）。（这是一种假设性的推广）。高斯定理也适用于变化电场高斯定理也适用于变化电场定义：定义：位移电流位移电流 位移电流密度位移电流密度 引入引入 Id 后，在以上情况下有后，在以上情况下有 I0=Id 。4在非稳恒情况下在非稳恒情况下I
3、0+Id是连续的。是连续的。（稳恒）（稳恒）（非稳恒）（非稳恒）即即 全电流定律全电流定律可同时存在于同一处。可同时存在于同一处。位移电流在产生磁场上与传导电流虽有相同位移电流在产生磁场上与传导电流虽有相同的效果，的效果，但本质上是不同的。但本质上是不同的。位移电流不产生位移电流不产生焦耳热，焦耳热，也不产生化学效应（如电解）。也不产生化学效应（如电解）。5电场变化电场变化微观上的微观上的电荷移动电荷移动在空间没有传导电流的情况下，在空间没有传导电流的情况下，类比：类比：二者形式上是对称的。二者形式上是对称的。这恰恰反映了能量转化和守恒的规律：这恰恰反映了能量转化和守恒的规律：公式中差了一个负
4、号，公式中差了一个负号，有：有：6磁场的增加以电场的削弱为代价（能量守恒）。磁场的增加以电场的削弱为代价（能量守恒）。例如图示情况：例如图示情况：7 例例 一极板半径为一极板半径为R的的平板电容器均匀充电，平板电容器均匀充电，电容器内部充满均匀介质，电容器内部充满均匀介质，求：求：Id 和和 BP (r l 29电荷振动造成电荷振动造成 p 的变化的变化：这说明这说明电荷加速运动就会辐射电磁场。电荷加速运动就会辐射电磁场。在直线加速器中在直线加速器中 能流密度能流密度 S 的分布的分布能量辐射越向前倾。能量辐射越向前倾。S qv 0 时时电磁电磁 脉冲脉冲的位置的位置磁感线磁感线电场线电场线4
5、8当当 u c 时：时：引入常量引入常量即即则有则有 相叠加，相叠加，就得到毕就得到毕 萨定律：萨定律：把一段导线线元把一段导线线元中运动电荷产生的磁场中运动电荷产生的磁场49 毕毕 萨定律萨定律磁场不过是电场的相对论效应。磁场不过是电场的相对论效应。量的相对论变换给出。量的相对论变换给出。SQnP 这里我们看到，这里我们看到，在一定的条件下，在一定的条件下，有关磁的规律，有关磁的规律，都可由电场相应都可由电场相应50五五.电磁场的相对论变换电磁场的相对论变换（书（书7.6节）节）由相对论变换可以得到：由相对论变换可以得到：电磁场是个统一的整体。电磁场是个统一的整体。选择有关，选择有关，它们与参考系的它们与参考系的x SS OO xyy P 从而具有相对性。从而具有相对性。51最后证明一个问题：最后证明一个问题：电荷电荷q 在两个参考系中所受电磁力的合力皆为零，在两个参考系中所受电磁力的合力皆为零，OO SS y yx xz zqNS 由电磁场变换，给出图示由电磁场变换，给出图示q 静止，静止，S ：说明说明洛仑兹力公式中的速度是电荷相对于观测者洛仑兹力公式中的速度是电荷相对于观测者（参考系）的速度。（参考系）的速度。52OO SS y yx xz zqNS 外电场：外电场：S：q 运动，运动，外磁场：外磁场：电磁学全部结束电磁学全部结束53结束结束