从静电现象到电磁波三

• 为了保证理论上的自洽，麦克斯韦提出了位移 电流的概念，位移电流的本质是，变化的电场 会在其周围空间激发起磁场，简单来说，就是 变化的电场可以产生磁场。
• 麦克斯韦在更深刻的层次上揭示了电和磁之间 的联系。
电磁感应现象的应用
•振动膜固定在线圈上， 振膜内是一固定的磁铁， 在声波作用下，振动膜会 发生振荡，从而使固定其 上的线圈与磁铁发生相对 运动，线圈中会产生相应 的感应电流。
•交流发电机工作原理 图
麦克斯韦电磁理论
• 自从牛顿奠定理论物理学基础以来，物理学的公 理基础——换句话说，就是我们关于实在结构的 概念——最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦 在电磁现象方面的工作所引起的。在麦克斯韦之 前，人们以为物理实在是质点，质点的变化是由 那些服从常微分方程的运动所组成的。在麦克斯 韦以后，他们则认为物理实在是由连续的场来代 表的，它服从偏微分方程，不能对它作机械论的 解释。实在概念的这一变革，是物理学自牛顿以 来的一次最深刻最富有成效的变革。 ——爱因斯坦
• 当通过导线回路所围面积的磁力线的数 目发生变化时，该回路中就会产生感应 电流，而且感应电流的大小与磁力线数 目变化的快慢成正比。
• 导线回路不变，而回路所围区域的磁场发生了 变化；磁场不变，而导线回路所围面积的取向 和大小发生了变化。
• 楞次定律：导线回路中产生的
感应电流的方向，总是使感应
电流所产生的磁场阻碍引起感
从静电现象到电磁波三
•线圈和磁铁相对运动时，线 圈中会产生感应电流，而当 它们相对静止时，线圈中不 会产生感应电流；并且它们 的相对运动得越快，线圈中 的感应电流越大。
•附注：在该实验中，当然可以用一个通电 螺线管来代替磁铁。
•导电轨道与一根导体棒 组成一闭合回路，处于磁 场中，当导体棒向右或向 左运动时，回路中会产生 相反方向的感应电流，而 且导体棒运动的越快，感 应电流也越大；而一旦导 体棒停止运动，回路中感 应电流立即消失。
•麦克斯韦用场的概念 重新表述了前人的发现 ，在理论上提出了位移 电流的概念，建立了描 述电磁场的运动规律的 麦克斯韦方程组，预言 了电磁波的存在，并在 理论上作出了光是一种 电磁波的论断。
•麦克斯韦（183Βιβλιοθήκη Baidu-1879 ）
• 如果用场的语言来表述法拉第的电磁感应定律 的话，就是：变化的磁场可以产生电场（它不 同于静止的电荷系统所产生的电场）。
应电流的磁力线的变化。
•S
• 如图感应电流产生的磁场总是
阻碍线圈与磁铁的相对运动。
•N
• 楞次定律是能量守恒定律在电
磁感应现象中的具体表现。
法拉第电磁感应定律
•感应电流来自感应电动势，法拉第电磁感应定 律给出了感应电动势的大小和方向。
•其中 为感应电动势，负号体现了由楞次定律确 定的方向， 为线圈的匝数， 为通过单匝线圈 的磁力线随时间的变化率。