位移电流电磁场基本方程的积分形式课件4.ppt

1、（1 1）提出了）提出了有旋场有旋场（感生电动势来感生电动势来源于变化磁场引起的涡旋电场）概念源于变化磁场引起的涡旋电场）概念。麦克斯韦麦克斯韦（1831-1879）英国物理学）英国物理学家家 .经典电磁理论的奠基人经典电磁理论的奠基人 ,气体动气体动理论创始人之一理论创始人之一 .主要贡献：主要贡献：(3)(3)并预言了以光速传播的电磁波并预言了以光速传播的电磁波的存在的存在 .在气体动理论方面在气体动理论方面 ,他他还提出了气体分子按速率分布的还提出了气体分子按速率分布的统计规律统计规律.（2 2）又提出了）又提出了位移电流位移电流(随时间变随时间变化的电场会产生磁场）化的电场会产生磁场）

2、的假说的假说,建建立了经典电磁理论立了经典电磁理论 。2023-7-221第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版218201820年奥斯特年奥斯特18311831年法拉第年法拉第磁场磁场电电电流电流磁场磁场产生产生产生产生变化的电场变化的电场磁场磁场变化的磁场变化的磁场电场电场激发激发?SLSdtBl dE2023-7-22一一 位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理IsjlHSL1dd+-I（S是以以 L 为边为边的的任意曲面任意曲面 ）IlHldssj d(1)(

3、1)稳恒磁场中稳恒磁场中，安培环路定理，安培环路定理0dd2SLsjlHL1S2S(2)(2)在电流非稳恒状态下在电流非稳恒状态下,安培环路定理是否正确安培环路定理是否正确?矛盾矛盾2023-7-223第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版4+1S2SIIl稳恒情况下得到的磁场环路定理一般不能应稳恒情况下得到的磁场环路定理一般不能应用到可变电流（非稳恒）情况。用到可变电流（非稳恒）情况。电容器破坏了电路中传导电流的连续性。电容器破坏了电路中传导电流的连续性。原因原因：IsjlHSL1

4、dd0dd2SLsjlH2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版5麦克斯韦假设麦克斯韦假设n 在两个极板之间，虽然没在两个极板之间，虽然没有传导电流，但有变化的有传导电流，但有变化的电场；电场；n 变化的电场象传导电流一变化的电场象传导电流一样能产生磁场，从产生磁样能产生磁场，从产生磁场的角度看，场的角度看，变化的电场变化的电场可以等效为一种电流可以等效为一种电流。麦麦克斯韦把这种电流称为克斯韦把这种电流称为位位移电流移电流。+-ItDddDcjIABcjIsjlHS

5、L1dd0dd2SLsjlH2S位移电流密度j=j=？才能保证穿过穿过S S2 2的位移电流的位移电流=传导电流传导电流 2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版6tStStqIddd)(dddcDcddDISt 麦克斯韦假设麦克斯韦假设 电场中某一点电场中某一点位移电流位移电流密度密度等于该点等于该点电位移矢量对时间的变化率电位移矢量对时间的变化率.+-ItDddDcjIABcjtDjd位移电流密度位移电流密度 位移电流位移电流 dCII2023-7-22第八章第八

6、章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版7 位移电流位移电流 tstDsjISSddddddtDjd 位移电流密度位移电流密度 通过通过电场中某一截面的位移电流等于通过该电场中某一截面的位移电流等于通过该截面截面电位移通量电位移通量对时间的变化率对时间的变化率.+-dIcI2023-7-22tDjd位移电流密度：位移电流密度：充电充电DtDD/+-cItD +-放电放电cIDtDD/tD 位移电流与传导电流方向相同位移电流与传导电流方向相同（a a）位移电流的方向位移电流的方向2023-7-22

7、82023-7-229+D0q0q变化的电场象传导电流一样能产生磁场，从产生磁变化的电场象传导电流一样能产生磁场，从产生磁场的角度看，变化的电场可以等效为一种电流。场的角度看，变化的电场可以等效为一种电流。tD（B)B)为什么为什么 可以看成位移可以看成位移电流电流密度密度(j(jd d)?)?麦克斯韦把这种电流称为麦克斯韦把这种电流称为位移电流位移电流。dd d dDSDIStttDjd（1）位移电流密度：）位移电流密度：（2 2）位移电流：）位移电流：二、全电流定律二、全电流定律(2)(2)位移电流与传导电流大小和方向的关系位移电流与传导电流大小和方向的关系?dctdIIIlHl0csDj

8、dSt表明全电流是连续的表明全电流是连续的（1 1）有了全电流的概念之后，麦）有了全电流的概念之后，麦克斯韦将安培环路定理推广为：克斯韦将安培环路定理推广为：或者或者ddClSDHlISt磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过以此闭合回磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过以此闭合回路为边界的任意曲面的全电流。路为边界的任意曲面的全电流。位移电流与传导电流大小相同，位移电流与传导电流大小相同，方向一致方向一致。2023-7-2210位移电流与传导电流大小相同，位移电流与传导电流大小相同，方向一致可以理解为：方向一致可以理解为：在传导电流中断的地方必有等量的位移电流接替它，而在传导电流中断的地方必有

9、等量的位移电流接替它，而在位移电流中断的地方必有等量的传导电流接替它。在位移电流中断的地方必有等量的传导电流接替它。d0SjS全ctDjj全，dctdIIIlHl全电流定律全电流定律再来处理前面的问题无矛盾再来处理前面的问题无矛盾！2023-7-22111.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：

10、按键开关键PCBA首首 页页 上上 页页 下下 页页退退 出出2023-7-2213相同处：相同处：都可以激发涡旋磁场。都可以激发涡旋磁场。不过在一般情况下，位移电流产生的磁场很弱不不过在一般情况下，位移电流产生的磁场很弱不易被人们所觉察，但在超高频情况下，位移电流激易被人们所觉察，但在超高频情况下，位移电流激发的磁场也是很强的。发的磁场也是很强的。麦克斯韦的位移电流麦克斯韦的位移电流假设的实质假设的实质在于，它说明了位在于，它说明了位移电流与传导电流一样都是激发磁场的源，其核心移电流与传导电流一样都是激发磁场的源，其核心是变化的电场可以激发磁场是变化的电场可以激发磁场.三三.位移电流与传导电

11、流之异同位移电流与传导电流之异同首首 页页 上上 页页 下下 页页退退 出出2023-7-2214不同处：不同处：传导电流是自由电荷的定向移动，只能存在于导传导电流是自由电荷的定向移动，只能存在于导体或溶液中体或溶液中 位移电流不存在电荷的移动，而是电场对时间的变位移电流不存在电荷的移动，而是电场对时间的变化率，即使在真空中也可有位移电流。化率，即使在真空中也可有位移电流。传导电流在导体中产生焦耳热，真空中的位移电流传导电流在导体中产生焦耳热，真空中的位移电流不产生焦耳热。不产生焦耳热。SliSdtBl dEiEtB左旋左旋 SLdSdtDl dHdHtD右旋右旋对称美对称美2023-7-22

12、15第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版16RcIPQQcI*例例1 有一圆形平行平板电容器，有一圆形平行平板电容器，现对其充电，使电路上的传导现对其充电，使电路上的传导电流电流 ，若略去边缘效应，若略去边缘效应，求（求（1）两极板间的位移电流；两极板间的位移电流；（2）两极板间离开轴线的距离为两极板间离开轴线的距离为 的点的点 处处的磁感强度的磁感强度.cm0.3RA5.2ddctQIcm0.2rP2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移

13、电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版17tQRrtIdddd22dQRr22D)(2rD 解解 如图作一半径为如图作一半径为 平行于极板的圆平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电形回路，通过此圆面积的电位移通量为位移通量为rRcIPQQcI*r2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版18ddcdIIIlHltQRrrHdd)2(22tQRrBdd 220tQRrHdd 22计算得计算得T1011.15BA1.1dI代入

14、数据计算得代入数据计算得RcIPQQcI*r2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式物理学物理学第五版第五版192 2.电磁场电磁场 麦克斯韦电磁场方程的积分形式麦克斯韦电磁场方程的积分形式0d SsB 磁场高斯定理磁场高斯定理IlHldSsjd 安培环路定理安培环路定理 静电场环流定理静电场环流定理0dllE 静电场高斯定理静电场高斯定理qVsDVSdd2023-7-22第八章第八章 电磁感应电磁感应 电磁场电磁场8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积

15、分形式物理学物理学第五版第五版200d SsBSlstDjlHd)(dcSlstBlEddqVsDVSdd方程的积分形式方程的积分形式麦克斯韦电磁场麦克斯韦电磁场（1）有旋电场有旋电场tDjdddkE麦克斯韦假设麦克斯韦假设（2）位移电流位移电流2023-7-22x xy yZ Z假设在假设在OyzOyz平面内，电场分量沿平面内，电场分量沿y y轴做谐振动轴做谐振动E=EE=E0 0coswt,coswt,此振动产生一列沿此振动产生一列沿x x正方向传播的平面简谐行波，其正方向传播的平面简谐行波，其波动式为波动式为E=EE=E0 0cosw(t-x/t)cosw(t-x/t)2023-7-22

16、21平面电磁波示意图平面电磁波示意图2、电磁波是偏振波、电磁波是偏振波,HE,都在各自的平面内振动都在各自的平面内振动vEH 在无限大均匀绝缘介质在无限大均匀绝缘介质(或真空或真空)中中,平面电磁波的平面电磁波的性质概括如下性质概括如下:1、电磁波是横波、电磁波是横波,vHE,它们构成正交右旋关系它们构成正交右旋关系.相互垂直，相互垂直，HE,3、是同位相的，且是同位相的，且HE 都指向波的传播方向，即波速都指向波的传播方向，即波速u的方向的方向的方向在任意时刻的方向在任意时刻2023-7-2222真空中真空中1800109979.21smcv实验测得真空中光速实验测得真空中光速181099792458.2smc光波是一种电磁波光波是一种电磁波5、电磁波的传播速度为电磁波的传播速度为1 v即即 只与媒质的介电常数和磁导率有关只与媒质的介电常数和磁导率有关4、在同一点的在同一点的E、H值满足下式值满足下式:HE 2023-7-2223