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1、变化的磁场激发电场变化的磁场激发电场 （法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律）变化的电场激发磁场变化的电场激发磁场 （麦克斯韦位移电流假设麦克斯韦位移电流假设）时变电磁场时变电磁场稳恒电磁场稳恒电磁场 静止电荷激发电场（静电场）静止电荷激发电场（静电场）稳恒电流激发磁场（静磁场）稳恒电流激发磁场（静磁场）麦麦麦麦克克克克斯斯斯斯韦韦韦韦方方方方程程程程组组组组已得到真空中稳恒已得到真空中稳恒电磁场的基本规律电磁场的基本规律科学问题：科学问题：科学问题：科学问题：非稳恒情况下还是这个规律吗？非稳恒情况下还是这个规律吗？一、法拉第电磁感应定律二、位移电流三、麦克斯韦方程组四、洛伦兹力公式1.3 1
2、.3 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组一、一、一、一、法拉第电磁感应定律（变化磁场激发电场）法拉第电磁感应定律（变化磁场激发电场）法拉第电磁感应定律（变化磁场激发电场）法拉第电磁感应定律（变化磁场激发电场）电磁学中 =BS1）积分形式积分形式感应电动势又是电场强度沿闭合回路的线积分感应电动势又是电场强度沿闭合回路的线积分感生电场是有旋的！感生电场是有旋的！科学蒙难科学蒙难科学伯乐科学伯乐戴维戴维法拉第法拉第 ：电荷激发的纵场：电荷激发的纵场两个电场叠加两个电场叠加两个电场叠加两个电场叠加电场的基本方程：电场的基本方程：电场的基本方程：电场的基本方程：一般说来，空间任一点的电场总是由两部分组成，即一
3、般说来，空间任一点的电场总是由两部分组成，即 ，其中，其中（1）稳恒情况下：）稳恒情况下：恒定电流是闭合的：恒定电流是闭合的：恒定电流激发磁场的规律：恒定电流激发磁场的规律：矛盾！矛盾！（2）电荷守恒定律电荷守恒定律要求：问题的提出：问题的提出：问题的提出：问题的提出：只适用于只适用于稳恒电稳恒电流流的特殊情况的特殊情况在交变情况下，电路一般不闭合在交变情况下，电路一般不闭合静磁场的两个基本方程：静磁场的两个基本方程：二、二、二、二、位移电流位移电流位移电流位移电流麦克斯韦假说：麦克斯韦假说：（i i）存在位移电流存在位移电流 ，它与传导电流，它与传导电流 一起构成一个闭合量，一起构成一个闭合
4、量，即即（iiii）与与 以同样的规律激发磁场以同样的规律激发磁场理论上的矛盾就不再有了！理论上的矛盾就不再有了！理论上的矛盾就不再有了！理论上的矛盾就不再有了！科学猜测科学猜测位移电流密度位移电流密度 的表达式：的表达式：电荷守恒定律：电荷守恒定律：物理意义：位移电流物理意义：位移电流密度矢量密度矢量=电场对时电场对时间的变化率间的变化率位移电流：位移电流：变化的电场变化的电场激发磁场激发磁场变化的磁场变化的磁场激发电场激发电场磁场的无源性磁场的无源性三、三、真空中的麦克斯韦方程组真空中的麦克斯韦方程组变化磁场产生电场变化磁场产生电场稳恒电流、变化电场产生磁场稳恒电流、变化电场产生磁场电场的
5、有源性，静止电荷产生电场电场的有源性，静止电荷产生电场微分形式微分形式积分形式积分形式物理意义：物理意义：（1 1）揭示了一般情况下的电荷、电流激发电磁场的规律。）揭示了一般情况下的电荷、电流激发电磁场的规律。（2 2）揭示了电磁场的内部矛盾运动。即不仅）揭示了电磁场的内部矛盾运动。即不仅 能激发电能激发电磁场，而且磁场，而且 和和 也可以相互激发。因此只要某处发生电也可以相互激发。因此只要某处发生电磁扰动，电磁场就互相激发，就会在空间传播，形成电磁波。磁扰动，电磁场就互相激发，就会在空间传播，形成电磁波。（3 3）这个电磁波可以脱离电荷、电流，独立存在于空间，显示）这个电磁波可以脱离电荷、电
6、流，独立存在于空间，显示了电磁波的物质性。了电磁波的物质性。实验验证电磁波的发现 赫兹在1888年从实验上证实了电磁波的存在。这样由法拉第开创，麦克斯韦建立，赫兹验证的电磁场理论向全世界宣告了它的胜利。尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性并和一切经验相符尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性并和一切经验相符合，但它只能逐渐地被物理学家接受。合，但它只能逐渐地被物理学家接受。劳厄劳厄麦克斯韦电磁论发表后，由于理论难懂，无实验验证，并未受到重视。“实验实验实验实验理论理论理论理论实验实验实验实验”四、四、四、四、洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力洛伦兹力1 1）静止点电荷受到静电场的作用力：）静止点电荷受到静电场的作
7、用力：推广：推广：写成力密度形式：写成力密度形式：电磁学中如果电荷如果电荷e e以速度以速度 运动时，总是同时受到电磁场的作用力，即运动时，总是同时受到电磁场的作用力，即洛伦兹力公式洛伦兹力公式带电粒子带电粒子处于电磁场电磁场中的情况！2 2）稳恒电流元）稳恒电流元 受到磁场的作用力：受到磁场的作用力：库仑定律库仑定律电场强度电场强度高斯定律高斯定律环路定律环路定律安培环路定律安培环路定律毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律电荷守恒定律电荷守恒定律（体）（体）（线）（线）静电场静电场静磁场静磁场变变化化电电磁磁场场法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律位移电流位移电流洛伦兹力公式洛伦兹力公式电动力电动力
8、学的理学的理论基础论基础小小小小 结结结结磁场的高斯定理磁场的高斯定理例：电流例：电流I均匀分布于半径为均匀分布于半径为a的无穷场直导线内，求空的无穷场直导线内，求空间各点的磁感应强度，并由此计算磁场的旋度。间各点的磁感应强度，并由此计算磁场的旋度。分析分析：由于对称性，在以导线为轴心的这些同心圆上：由于对称性，在以导线为轴心的这些同心圆上各点的磁感应强度的大小都是相同的。方向为沿着圆周各点的磁感应强度的大小都是相同的。方向为沿着圆周的环绕方向。分为圆柱内和圆柱外两种情况。的环绕方向。分为圆柱内和圆柱外两种情况。解解：（1）ra时，通过环路的总电流为时，通过环路的总电流为I。用安培环路定律用安培环路定律得：得：Iar写成矢量形式：写成矢量形式：为圆周环绕方向的单位矢量。为圆周环绕方向的单位矢量。（2）ra时，通过圆内的总电流为时，通过圆内的总电流为应用安培环路定律，应用安培环路定律，Ra时，时，
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