位移电流和电磁波
电磁场与电磁波名词解释
学习必备欢迎下载电磁场与电磁波名词解释：1.亥姆赫兹定理（P26）：在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定，这就是亥姆赫兹定理的核心内容。
2.洛伦兹力（P40）：当一个电荷既受到电场力同时又受到磁场力的作用时，我们称这样的合力为洛伦兹力。
3.传导电流（P48）：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成。
4.运流电流（P49）：电荷在无阻力空间作有规则运动而形成。
5.位移电流（P49）：电介质内部的分子束缚电荷作微观位移而形成。
6.电介质（P65）：电介质实际上就是绝缘材料，其中不存在自由电荷，带电粒子是以束缚电荷形式存在的。
7.电介质的极化（P64）：当把一块电介质放入电场中时，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正、负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子，这种现象称为电介质的极化。
8.电介质的磁化（P64）：当把一块介质放入磁场中时，它也会受到磁场的作用，其中也会产生一个个小的磁偶极子，这种现象称为介质的磁化。
9.对偶原理（P105）：如果描述两种物理现象的方程具有相同的数学形式，并且有相似的边界条件或对应的边界条件，那么它们的数学解的形式也将是相同的，这就是对偶原理。
10.叠加原理（P106）：若φ1和φ2分别满足拉普拉斯方程，即▽²φ1=0和▽²φ2=0，则φ1和φ2的线性组合φ=aφ1+bφ2也必然满足拉普拉斯方程，即▽²（aφ1+bφ2）=0。
11.唯一性原理（P107）：对于任一静态场，在边界条件给定后，空间各处的场也就唯一地确定了，或者说这时拉普拉斯方程的解是唯一的。
12.镜像法（P107）：通过计算由源电荷和镜象电荷共同产生的合成电场，而得到源电荷与实际的感应电荷所产生的合成电场，这种方法称为镜象法。
13.电磁波谱（P141）：为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱。
2014年电磁场与电磁波复习资料 (1)
一、名词解释1.通量、散度、高斯散度定理通量：矢量穿过曲面的矢量线总数。
（矢量线也叫通量线，穿出的为正，穿入的为负）散度：矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。
高斯散度定理：任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分，等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。
2.环量、旋度、斯托克斯定理环量：矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。
其物理意义随A所代表的场而定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重力场中，环量是重力所做的功。
旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。
斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。
3.亥姆霍兹定理在有限区域V内的任一矢量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合面S上矢量场的分布）唯一的确定。
说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力：电场对电荷的作用称为电场力。
磁场力：运动的电荷，即电流之间的作用力，称为磁场力。
洛伦兹力：电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。
5.电偶极子、磁偶极子电偶极子：一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。
磁偶极子：尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路（电流环）称为磁偶极子。
6.传导电流、位移电流传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。
位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。
7.全电流定律、电流连续性方程全电流定律（电流连续性原理）：任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。
电流连续性方程：8.电介质的极化、极化矢量电介质的极化：把一块电介质放入电场中，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正，负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子，这种现象称为电介质的极化。
位移电流的假说
位移电流的假说
位移电流的假说是指当电介质受到电场作用时，其内部会产生一种被
称为位移电流的电流。
这种电流是由于电磁波在电介质中传播时导致
电荷在电介质中移动产生的，与传统的电流不同。
该假说最早由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出，他认为电磁场中的电荷不仅会引起电流，还会引起一种特殊的电流，即位移电流。
这种位移电
流的存在是由于电磁波在电介质中传播时电场与磁场的互相作用产生的。
后来，爱因斯坦对麦克斯韦的位移电流假说进行了更深入的探讨，提
出了自己的观点。
他认为，电磁波在电介质中传播时，电荷是在电场
和磁场的交替作用下振动的，这种振动产生了一种电流，即位移电流。
现代物理学中，位移电流的假说已经得到了广泛的应用。
在电介质中，位移电流的产生可以用于解释许多电学现象，如电介质极化、电容器
的充电和放电等。
此外，位移电流还在天文学中得到了应用。
近年来，科学家们发现了
许多天体产生的电磁波，其中包括辐射磁场波、对流层电离层耦合和
太阳爆发等。
这些现象的产生都与位移电流密切相关，是对该假说的
又一次印证。
总之，位移电流的假说是一个非常重要的物理学理论，在电学和天文学等领域都得到了广泛的应用。
它的提出不仅拓宽了人们对电磁场的认识，还为解释许多电学和天文学现象提供了新思路。
电磁感应定律和位移电流
微分形式 H J D / t
( H ) (J D / t) 0
对任意封闭曲面S 有
(J JD ) dS 0
s
(J JD) 0
穿过任意封闭曲面的各类电流之和恒为零，这就是
全电流连续性原理。将其应用于只有传导电流的回路
-
ID
+ +
-+
I - +
-+
通过电场中某一截面的位 移电流等于通过该截面电位 移通量对时间的变化率S
D dS S
D dS t
电容器放电
ID
dD dt
d dt
S
D d s S
D ds t
麦克斯韦假设：电场中某一点位移电流密度等 于该点电位移矢量对时间的变化率.
位移电流密度
JD D t
位移电流的实质是时变电场
2）“全电流”概念 “全电流”：既包括了电荷宏观定向运动所引起 的传导电流Ｉ，还包括了时变电场的位移电流。
全电流 I全 I ID
全电流密度 J全 J JD J D / t
全电流安培环路定理
H dl I dD
E dl l
l Eq dl
l Ei dl
l Ei dl
l E dl
dm dt
d dt
s B dS
1、面积不变 磁场变化：
E dl
c
dm dt
d dt
B dS
s
C E dl E dS
l
dt
微分形式 H J D / t
两点结论：
14.4-5--麦克斯韦电磁场理论-电磁波
三、麦克斯韦方程组的积分形式
稳恒 情况 的电 磁场 规律
DdS qi
任意电场
Edl 0
BdS 0
变化磁场 产生电场 任意电流
变化电场
H dl Ii 产生磁场
DdS qi EEdldl(EeEiB)tdldS
B dS 0 BdS 0
BdS 0
☆人们赞美
麦克斯韦方程组 象一首美丽的诗 !
1.麦克斯 韦方程组：
D dS qi
(1)
BEHdddSll0IBtDdtSdS
(2) (3) (4)
2.各方程的物理意义：
Id所激发的磁场H(B)与其成右手螺旋关系：
jd
D
H (B)
D
t
0
jd // D
jd
D
H (B)Leabharlann 4、传导电流与位移电流的比较
D t
0
jd D
共同点—— Ic 和Id以共同的形式激发磁场。
不同点—— 1. 传位导移电电流流IIcd和的电实荷质的是宏变观化定电向场运！动D有t 关0,,而jD 0 2. Ic产生焦耳热而Id不产生焦耳热！
dq dt
q S2 极板
dq极板 dt
d dt
s2 DdS
I
S1
S2
2若.定S义2面：不随Id 时 间dIdst1t变D 化s2：DtDtdSdS
d s2
dt 位移电流
有电流 的量纲
位移电流密度：
jd
D
位移电流的基本概念
位移电流的基本概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊位移电流这个有意思的玩意儿。
你说这位移电流啊，就好像是电流家族里一个有点特别的存在。
咱平常熟悉的电流，就像是水流在水管里哗哗地流，是实实在在的电荷在移动。
但位移电流呢，它可有点不一样。
你可以把它想象成是一种“看不见的电流”。
就好像武侠小说里那种神秘的内功，虽然看不到它具体在流动，但它的威力可不小呢！它在一些情况下，能起到很关键的作用。
比如说在电磁波的世界里，位移电流就像是个幕后英雄。
没有它呀，很多电磁波的现象就没法很好地解释了。
这就好比一场精彩的魔术表演，表面上看是魔术师手法神奇，但其实背后有很多巧妙的设计和原理呢。
咱生活中的很多电器啊、通信设备啊，其实都跟位移电流有着千丝万缕的联系。
它虽然看不见摸不着，却在默默地为我们的生活服务呢！你说神奇不神奇？它不是那种摆在明面上让你一眼就能看穿的东西，而是需要我们去深入探究，才能发现它的奥秘。
这就跟我们交朋友一样，有些人表面上平平无奇，但深入了解后才发现他有着很多闪光点。
位移电流也是这样，刚开始接触可能会觉得有点陌生，有点难以理解，但一旦你掌握了它的特点和规律，就会发现它真的很有趣，很有魅力。
你想想看，科学家们是怎么发现它的呢？那肯定是经过了无数次的思考、实验和探索啊！这就像我们在生活中追求梦想一样，要不断地努力，不断地尝试，才能找到属于自己的那条路。
所以啊，别小看了这位移电流，它虽然不张扬，但在电学的世界里可是有着重要的地位呢！它就像是一颗隐藏在暗处的宝石，等待着我们去发掘它的光芒。
朋友们，让我们一起好好去了解位移电流吧，说不定能从中学到很多意想不到的知识和乐趣呢！这位移电流啊，可真是个神奇的东西，咱可不能小瞧了它呀！。
电磁场与电磁波名词解释复习
安培环路定律1）真空中的安培环路定綁在真空的磁场中，沿任总回路取乃的线积分.其值等于真空的磁导率乘以穿过该回路所限定面枳上的电流的代数和。
即in di=^i kk=l2）•般形式的安培环路定律在任总磁场中•磁场强度〃沿任一闭合路径的线积分等于穿过该回路所包鬧而积的自由电流（不包括醱化电流）的代数和。
即B （返回顶端）边值问题1）静电场的边值问题静电场边值问题就是在给定第一类、第二类或第三类边界条件下，求电位函数®的泊松方程（沪卩=一％）或拉普拉斯方程（gp=O）定解的问題。
2）恒定电场的边值问题在恒定电场中，电位函数也满足拉普拉斯方程。
很多恒定电场的问題，都可归结为在一定条件下求竝普拉斯方程（▽?信=° ）的解答，称之为恒定电场的边值问题o3）恒定磁场的边值问题（1）磁矢位的边值问题磁矢位在媒质分界面上满足的衔接条件和它所满足的微分方程以及场域上给定的边界条件一起构成了描述恒定磁场的边值问题°对于平行平而磁场，分界而上的衔接条件是* 1 3A 1 dAn磁矢位*所满足的微分方程V2A = -pJ（2）磁位的边值问题在均匀媒质中.磁位也满足拉普拉斯方程。
磁位拉普拉斯方程和磁位在媒质分界面上满足的衔接条件以及场域上边界条件一起构成了用磁位描述恒定磁场的边值问題。
磁位满足的拉普拉斯方程= °两种不同媒质分界浙上的衔接条件边界条件1.静电场边界条件在场域的边界面s上给定边界条件的方式有：第•类边界条件（狄里赫利条件，Dirichlet）已知边界上导体的电位第二类边界条件（聂以曼条件Neumann）已知边界上电位的法向导数（即电荷而密度或电力线）第三类边界条件已知边界上电位及电位法向导数的线性组合5静电场分界而上的衔接条件% "和场*二丘"称为静迫场中分界面上的衔接条件。
前者表明.分界而两侧的电通壮密度的法线分址不连续，其不连续虽就等于分界面上的自由电荷血•密度：后者表明分界而两侧电场强度的切线分址连续。
电磁学讲——变化的电场产生磁场电磁场与电磁波
cos (t
x) u
1）电 磁波是横波 E
u
E0 ,H
cos(t
u ;
kx)
E
k 2π
u
2） E 和 H 同相位 ;
H
3） E 和 H 数值成比例 H E ；
4）电磁波传播速度 u 1 , 真空中波速
等于光速 u c 1 00 2.998108 m/s.
例1 有一圆形平行平板电容器, R 3.0cm.现对
其充电,使电路上的传导电流 Ic dQ dt 2.5A,
若略去边缘效应, 求（1）两极板间的位移电流;（2）两
极板间离开轴线的距离为 r 2.0cm 的点 P 处的磁
感强度 .
解 如图作一半径
Q Q
为 r平行于极板的圆形
回路，通过此圆面积的 电位移通量为
B
0r
2π R2
dQ dt
代入数据计算得 Id 1.1A B 1.11105T
二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程组
静电场高斯定理
D
ds
dV
q
S
V
静电场环流定理
l E dl 0
磁场高斯定理
SB
ds
0
安培环路定理
H dl
电能
We
Q2 2C
,
磁能 W m
1 2
LI 2 ,
LC回路总能量 1 Q2 1 LI 2 常量 2C 2
Q dQ LI dI 0 I dQ
C dt dt
dt
25电磁感应定律和位移电流
（1）线圈静止时的感应电动势；
（2）线圈以角速度 ω 绕 x 轴旋转时的感应电动势。
解: （1）线圈静止时，感应电动势是由时变磁场引起，故
z
a
b
x
B
y
en
in
B dS S t
S
t
[ey
B0
sin(t
)]
endS
S B0 cos(t) cosdS
时变磁场中的矩形线圈
B0ab cos(t) cos
中国矿业大学
电磁场与电磁波
第 2 章 电磁场的基本规律
3
2.5.1 电磁感应定律
1831年法拉第发现，当穿过导体回路的磁通量发生变化时， 回路中就会出现感应电流和电动势，且感应电动势与磁通量的变 化有密切关系，由此总结出了著名的法拉第电磁感应定律。
1. 法拉第电磁感应定律
当通过导体回路所围面积的磁通量
S
t
[ez
B0
cos(t
)]
ez
dS
vbB0 cos(t) vtbB0 sin(t)
y
a
r oB
L
r v
b x
x
均匀பைடு நூலகம்场中的矩形环
中国矿业大学
电磁场与电磁波
第 2 章 电磁场的基本规律
12
练习 在时变磁场 B ey B0 sin(t) 中，放置有一个 a b 的 矩形线圈。初始时刻，线圈平面的法向单位矢量 en与ey 成α角，如
由于 C Ec d，l 故 0有：
in
d d
E dl
C
dt dt
B dS
S
若回路不动，则：
E Ein Ec
电磁场与电磁波--电磁感应定律及位移电流
• 电磁感应定律 —— 揭示时变磁场产生电场。 • 位移电流 —— 揭示时变电场产生磁场。 • 重要结论： 在时变情况下，电场与磁场相互激励，形成统一
的电磁场。
2.5 电磁感应定律和位移电流
法拉第电磁感应定律
in
d
dt
rr
S B dS
in
d dt
rr B dS
rr r
rr
r Ec ,
则总电场
r E
应为
r Ein与
r Ec 之和，
Ñ 即 E Ein Ec 。由于 C Ec dl 0 ，故有
r
ÑC E
r dl
d dt
S
rr B dS
静止回路 法拉第电
这就是麦克斯韦推广的法拉第电磁感应定律。
磁感应定
引起回路中磁通变化的几种情况
律积分形 式（麦克
(1) 回路不变，磁场随时间变化 磁通量的变化由磁场随时间变化引起，因此有
解：设电场随时间作正弦变化，表示为
r E
r ex
Em
cost
则位移电流密度为
r Jd
r D t
erx0r Em
sin(t)
其振幅值为
Jdm 0r Em 4.5103 Em
传导电流的振幅值为
Jcm Em 4Em
故
Jdm 1.125103 J cm
2.5 电磁感应定律和位移电流
例 2.5.4 自由空间的磁场强度为
r （2）线圈绕 x 轴旋转时，en的指向将随时间变化。线圈内的感应电动势可以用两种
方法计算。
利用式 in
d dt
rr B dS
S
计算
假定 t 0 时 0 ，则在时刻 t 时，ern 与y 轴的夹角 t ，故
位移电流密度公式
位移电流密度公式位移电流密度公式是电磁学中的一个重要概念。
在咱们的日常生活中，电和磁的现象无处不在。
就像你打开手机、使用微波炉，甚至是听广播的时候，其实都离不开电和磁的作用。
先来说说位移电流密度公式本身。
它的表达式是：Jd = ε₀ ×dΦE/dt 。
这里面的符号都有各自的含义，ε₀是真空介电常数，dΦE/dt 表示电场的变化率。
想象一下这样一个场景，在一个阳光明媚的下午，我正在教室里给学生们讲解位移电流密度公式。
我在黑板上写下这个公式，然后转身问同学们：“大家看这个公式，能想到什么？”同学们一脸茫然，我就知道他们还没理解。
于是我开始举例，“就好比我们的手机充电，电流在电线里流动，这是大家熟悉的传导电流。
但是，当我们的手机在接收信号的时候，电场在不断变化，这时候就产生了位移电流。
”有个同学举起手说：“老师，那是不是说，位移电流就是看不见的电流？”我笑着回答：“可以这么理解，它不像我们平常看到的电线里的电流那么直观，但它确实存在并且起着重要的作用。
”为了让同学们更清楚地理解，我拿出了一个实验装置。
这是一个简单的电容器实验，通过改变电容器两极板之间的电压，观察电流的变化。
同学们围了过来，眼睛紧紧盯着实验仪器，我一边操作一边解释：“当我们改变电压的时候，电场在变化，这时候就会产生位移电流。
大家看，电流表的指针动了！”在讲解位移电流密度公式的时候，还得提到麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组就像是电磁学世界的宪法，而位移电流密度公式就是其中的重要条款。
它的出现，让我们对电磁现象的理解更加完整和深入。
回到我们的日常生活中，位移电流的概念在无线通信中有着广泛的应用。
比如，我们的手机能够接收到千里之外的信号，就是因为电磁波的传播，而电磁波的产生就与位移电流密切相关。
再比如说，雷达的工作原理也离不开位移电流的概念。
雷达通过发射电磁波，然后接收反射回来的电磁波来探测目标。
在这个过程中，电磁波的传播和变化都涉及到位移电流。
电磁场与电磁波--电磁场的基本规律
2 J C E ex J m cos tA / m , 所以E＝ex E m cos t D E Jd = r 0 ex r 0 E m sin t t t 位移电流与传导电流幅值比 J dm r 0 E m ＝ ＝9.58 10 13 f J Cm Em 通常金属电导率很大，其中的位移电流可忽略。
物理意义：随时间变化的磁场将产生电场。
4
当导体棒以速度v在静态磁场中运动时，导体回路中的 磁通量也发生变化。此时磁场力 Fm qv B 将使导体中 的自由电荷朝一端运动，则作用在单位电荷上的磁场力 F m 可看成作用于沿导体的感应电场，即：
q
v B
19
说明：时变电磁场的基本量包括电场和磁场，因此其 基本方程应包含四个式子。 注意：时变电磁场的源： 1、真实源（变化的电流和电荷）； 2、变化的电场和变化的磁场。 二、麦克斯韦方程组的积分形式
D C H dl S ( J e t )dS B E dl C S t dS B dS 0 S D dS dV Q V S
Байду номын сангаас
B0bvt sin t B0bv cos t
11
位移电流
一、安培环路定律的局限性
H dl J dS I
c s
C
S2
l
S1
I
如图：以闭合路径 l 为边界的 曲面有无限多个，取如图所示的 两个曲面S1,S2。
则对S1面： H J I c dl S1 dS 矛盾 对S2面： H dl J dS 0
电磁场与电磁波名词解释复习
安培环路定律1）真空中的安培环路定律在真空的磁场中，沿随意回路取 B 的线积分，其值等于真空的磁导率乘以穿过该回路所限制面积上的电流的代数和。
即2）一般形式的安培环路定律在随意磁场中，磁场强度 H 沿任一闭合路径的线积分等于穿过该回路所包围面积的自由电流（不包含磁化电流）的代数和。
即B( 返回顶端 )边值问题1）静电场的边值问题静电场边值问题就是在给定第一类、第二类或第三类界限条件下，求电位函数的泊松方程() 或拉普拉斯方程() 定解的问题。
2）恒定电场的边值问题在恒定电场中，电位函数也知足拉普拉斯方程。
好多恒定电场的问题，都可归纳为在必定条件下求拉普拉斯方程 () 的解答，称之为恒定电场的边值问题。
3）恒定磁场的边值问题（ 1）磁矢位的边值问题磁矢位在媒质分界面上知足的连接条件和它所知足的微分方程以及场域上给定的界限条件一同构成了描绘恒定磁场的边值问题。
关于平行平面磁场，分界面上的连接条件是磁矢位 A 所知足的微分方程（ 2）磁位的边值问题在平均媒质中，磁位也知足拉普拉斯方程。
磁位拉普拉斯方程和磁位在媒质分界面上知足的连接条件以及场域上界限条件一同构成了用磁位描绘恒定磁场的边值问题。
磁位知足的拉普拉斯方程两种不一样媒质分界面上的连接条件界限条件1．静电场界限条件在场域的界限面S 上给定界限条件的方式有：第一类界限条件( 狄里赫利条件，Dirichlet)已知界限上导体的电位第二类界限条件（聂以曼条件Neumann)已知界限上电位的法导游数( 即电荷面密度或电力线)第三类界限条件已知界限上电位及电位法导游数的线性组合静电场分界面上的连接条件和称为静电场中分界面上的连接条件。
前者表示，分界面双侧的电通量密度的法线重量不连续，其不连续量就等于分界面上的自由电荷面密度；后者表示分界面双侧电场强度的切线重量连续。
电位函数表示的分界面上的连接条件和，前者表示，在电介质分界面上，电位是连续的；后者表示，一般状况下, 电位的导数是不连续的。
位移电流_电磁波
0 ( S 面)
S
l i
形式如何?
思考之二：定理应该普适
S
i
思考之一：场客观存在 环流值必须唯一
8
q 0
I
+ + + + + + + + +
q0
E
I
q 平行板电容器内部的均匀电场中： D 0 S 穿过S2的电位移通量： d DS q0
其随时间的变化率： d d dq0
1. 在一般情况下，通过一个横截面同时存在传导电流及 位移电流。电流之和称为全电流。空间全电流连续。 2. 在电流非稳恒的电路中，安培环路定律仍然正确。 3. 位移电流在产生磁场方面和传导电流相同
14
4. 在真空中位移电流无热效应。在介质中位移 电流有热效应，但是并不遵守焦耳定律。 5. 由位移电流产生的磁场也是有旋场。
S
S
jd
1 dS i S i S
17
2.求两极板间, 离中心轴线距离r 处的磁感应强度 由安培环路定理：
L B dl 0 ( I c I d )
作如图所示有向环路
B d l
L
B 2 r B dl Bdl L
L
B 2r 0 ( I c I d )
i jd 2 R
0 rR B j d r 2 2r
0r B内 I sin t 2 0 2R
0i rR B 2r
0 B外 I 0 sin t 2r
18
[例2]一平行板电容器，极板面积为S，充电完成后仍与电源 相联，若将带正电的极板以匀速上提，而带负电的极板不 动。电源的端电压U 维持不变，略去边缘效应。求：板间距 离为l 时电容器的位移电流密度。
中山学院电磁波实验——电磁场与电磁波实验0512
实验一电磁场分布模拟测量实验一、实验目的1、学会用恒定电流场描绘模拟静电场的实验方法。
2、研究电场线的分布规律。
3、加深对电场强度和电势概念的理解.二、实验概述电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量,为了形象地表示静电场,常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场.电场线与等势面处处正交,因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,反之亦然。
静电场的研究有多种方法,模拟法就是一种重要的实验方法.两个物理量之间,只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式,就可以用一个物理量去定量地或定性地模仿另一个物理量,这种方法称为模拟法.本实验采用稳恒电流场模拟静电场的方法来描绘等势线。
用灵敏电流计检测出一组等势点子，然后将这些等势点用光滑曲线连接起来，就描绘出了等势线。
三、实验准备本实验与微安电流表和稳压电源配合使用。
1、把实验器底板放正，旋下底板上的接线柱帽，并取下电极圈。
2、将打好孔的白纸、复写纸、导电纸依次套进接线柱螺杆上放平。
3、将接线柱帽旋入螺杆，同时把接线叉嵌入。
然后把接线帽旋紧使电极与导电纸接触良好。
4、将“+5V输出”端口与接线柱正负端相连接。
5、在两电极之间，均匀地在导电纸上取5个小点，作为实验基准点（A、B、C、D、E，学生自己标注）。
四、实验方法1、上述步骤安装完毕后，检查一个是否有接触和松动处。
2、检查无误后，接通“+5V”电源供电电路。
3、将一根探针放在基准点A上，用另一根探针尖在该附近找寻与A等势的点，电流表指针偏转越小，就越接近要找的点。
若找到某一点A1，指针无偏转，处于零位，就把探针用力按一下，白纸上便留下了与A等势的点A1。
4、用相同的方法可以找出A2、A3、、、A8等七个点，这样就取出了一条等势线的点。
5、把探针从A移到B，参照上述方法找出与B等势的点B1、B2、、、、B8。
6、依次类推，共找出五条等势线的点7、切断电源、取出白纸，分组把点用光滑曲线连成一条等势线。
位移电流测量及电磁场与电磁波的存在实验报告
位移电流测量及电磁场与电磁波的存在实验报告实验报告：位移电流测量及电磁场与电磁波的存在
引言：
电磁场是由带电粒子（如电子、质子等）所产生的，它是由电场和磁场相互作用形成的。
电磁场的存在与变化可以产生电磁波的传播。
实验目的：
1. 测量位移电流的大小；
2. 了解电磁场的产生和特性；
3. 验证电磁波的存在。
实验器材：
1. 直流电源；
2. 耐热导线；
3. 电流表；
4. 磁铁；
5. 示波器；
6. 信号发生器。
实验步骤：
1. 实验前接通直流电源，调节电压以使直流电流稳定在一定数值；
2. 将电流表连接到导线上，通过导线上的电流实验位置测量位移电流的大小；
3. 改变直流电流的大小，并记录位移电流的变化情况；
4. 在磁铁附近放置电流表，并记录位移电流的大小；
5. 通过调节信号发生器的频率，利用示波器观察电磁场的变化；
6. 观察电磁场的传播现象，并记录电磁波的传播情况。
实验结果及讨论：
1. 位移电流的大小随直流电流的增大而增大；
2. 在磁铁附近放置电流表，位移电流大小有一定的变化；
3. 通过示波器观察到电磁场的频率变化，并验证了电磁波的存在；
4. 在不同的位置观察到了电磁波的传播现象。
结论：
通过位移电流测量实验，我们能够准确测量位移电流的大小，并观察到电磁场和电磁波的存在。
这些实验结果验证了电磁场与电磁波的存在，并为进一步研究电磁学提供了实验基础。
附注：
在实验中应注意安全措施，避免发生短路或其他意外情况。
同时，操作仪器时要严格按照要求进行，确保实验数据的准确性和可靠性。
位移电流的物理意义
位移电流的物理意义
位移电流是由于电场变化而产生的电流，其物理意义如下：
1. 位移电流的物理意义之一是电场能量的转移。
当电场发生变化时，会产生电场能量的变化，这种变化会引起电荷的位移，从而产生位移电流。
位移电流的存在表明电场能量在空间中的传递和转移。
2. 位移电流的物理意义之二是电磁波的传播。
当电场发生变化时，会产生变化的磁场，而变化的磁场又会产生变化的电场，这样形成了电场和磁场的相互作用，从而形成了电磁波。
位移电流是电磁波传播的重要物理基础之一。
3. 位移电流的物理意义之三是在微观领域中，它可以用于描述电子在导体中的运动。
当电场发生变化时，会对导体中的自由电子施加力，从而使电子产生位移并形成位移电流。
位移电流的存在说明了电子在导体中的运动是与电场变化密切相关的。
综上所述，位移电流的物理意义包括电场能量的转移、电磁波的传播以及描述导体中电子运动等方面。
位移电流极化对于电磁波的作用
位移电流极化对于电磁波的作用位移电流极化是一种特殊的电磁波作用方式，它在电磁波传播过程中起着重要的作用。
位移电流极化是指电磁波在介质中传播时，由于介质的极化现象所引起的电流。
本文将从位移电流极化对电磁波的影响、位移电流极化的机制以及位移电流极化的应用等方面进行探讨。
位移电流极化对电磁波的影响是不可忽视的。
在电磁波传播过程中，介质中的电荷会随着电场和磁场的变化而发生位移，从而形成位移电流。
这种位移电流对电磁波的传播起到了重要的作用。
位移电流的存在使得电磁波在介质中的传播速度较真空中的传播速度要慢，同时也使得电磁波的传播方向发生了改变。
位移电流极化的机制是由介质的极化现象所引起的。
当电磁波通过介质时，电磁波的电场和磁场会引起介质中的电荷发生位移。
这种位移会形成一个微弱的电流，即位移电流。
位移电流的产生是由于介质中的电子云和原子核的相对位移，从而导致了电荷的重新分布。
位移电流的大小与电磁波的频率、介质的性质以及电磁波的入射角度等因素有关。
然后，位移电流极化在许多领域都有着重要的应用。
例如，在无线通信中，位移电流极化可以改变电磁波的传播方向和传播速度，从而实现信号的传输和接收。
此外，在光学领域，位移电流极化也可以用于制造偏振器件，以控制光的偏振方向和光强度的变化。
此外，位移电流极化还可以用于材料的表面改性和加工，以及纳米技术中的制造和操控等方面。
位移电流极化是一种重要的电磁波作用方式。
它通过介质中的电荷位移而产生的电流，对电磁波的传播起到了重要的影响。
位移电流极化的机制是由于介质的极化现象所引起的。
位移电流极化在无线通信、光学以及材料科学等领域都有着广泛的应用。
因此，研究位移电流极化对于深入了解电磁波的传播和应用具有重要的意义。
希望通过本文的介绍，读者能够对位移电流极化有更深入的理解，并对其应用进行更多的研究和探索。
位移电流密度
位移电流密度电流密度是一种量度物理量，它与物体的电流，物理量和材料性质有关。
本文讨论的是位移电流密度，它是一种电磁场的物理性质，它可以用来描述物体的偏移的情况，以及物体在不同位置的电流，电流密度等。
位移电流密度是描述物体在电磁环境中偏移的一种方法。
它可以用来描述物体在不同位置的电流密度，以及物体在电磁环境中的位移。
位移电流密度可以用来描述电磁环境中电荷和电流扩散的情况，以及电磁场中物体的移动。
位移电流密度是一种基本的电磁量，它可以用来描述物体在电磁环境中的移动。
因为它是一种电磁量，所以它和物体的电荷有关，并且可以用来测量物体的电荷量。
例如，当物体放电时，它会有一个电荷密度。
当物体移动时，电荷密度也会发生变化。
位移电流密度也可以用来测量电磁场中电流的强度。
它可以用来测量电磁场中物体的移动，以及电流的强度，位移电流密度可以用来测量电磁场中的磁场的强度。
此外，位移电流密度也可以用来计算电磁环境中的能量。
由于它是一种电磁量，所以它可以用来测量物体在电磁环境中的能量。
此外，位移电流密度也可以用来测量物体在电磁环境中的噪声水平。
位移电流密度也可以被用来测量电磁波在物体表面发射和反射的情况。
由于它是一种电磁量，所以它可以用来测量电磁波在物体表面发射和反射的效果。
此外，由于它可以描述物体在电磁环境中的移动，所以它也可以用来测量物体在电磁场中移动的效果。
总之，位移电流密度是一种电磁量，它可以用来描述物体在电磁环境中的移动，也可以用来测量物体的电荷量，以及电磁环境中的能量。
它还可以被用来测量电磁波在物体表面的发射和反射情况，以及移动的效果。
这种电磁量可以用来实现电磁设备的设计，分析和评价，以满足业务的需求。
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1
静电场和稳恒磁场的基本规律
静电场 稳恒磁场
D dS dV
S V
B dS 0
S
E涡
E dl 0
L
H dl j dS
L S
Id
变 D B E dl dS LH dl S j t dS L S t
+ + + + + +
S
I
电容器破坏了电路中传导电流的连续性。
4
Q D Q
I
+ + + + + + + + +
I
电容器上极板在充放电过程中，造成极板上电荷 积累随时间变化。 Q 电位移通量 e DS Q D S 单位时间内极板上电荷增加（或减少）等于通入 （或流出）极板的电流
麦克斯韦认为静电场的高斯定理和磁场的高斯定 理也适用于一般电磁场.所以,可以将电磁场的基本规 律写成麦克斯韦方程组(积分形式):
注意：所有方程中的电场都 D dS dV S V 是静电场和感生电场的矢量 B 和。磁场都是传导电流、位 LE dl S t dS 移电流产生磁场的矢量和。 SB dS 0 D LH dl S j t dS 11
d e d D Id D dS dS S t dt dt S D jd （位移电流密度） 单位：A / m 2 t
6
位移电流的方向
位移电流与传导电流方向相同
D t
D
7
3、全电流定律（全电流的安培环路定理）
全电流 通过某一截面的全电流是通过这一截面的传导电流 和位移电流的代数和. 在任一时刻,电路中的全电流总是连续的. 在非稳恒的电路 中,安培环路定律仍然成立. 全电流定律
D dS l H dl I 0 I d I 0 S t
8
D D l H dl I 0 S dS S j dS S dS t t
位移电流和传导电流一样，都能激发磁场 传导电流 位移电流
dQ d e dD I S dt dt dt
5
dQ d e dD I S dt dt dt
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。 若把最右端电通量的时间变化率看作为一种电流，那 么电流就连续了。麦克斯韦把这种电流称为位移电流。
定义
B LE dl S t dS
12
3、通过任意闭合面的磁通量恒等于零。说明磁场是无源 场，磁力线是无头无尾的闭合曲线。
B dS 0
S
4、稳恒磁场沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该 曲线为边界的曲面的全电流。说明传导电流和变化 电场都产生磁场，磁场是非保守场、无旋场，无势 的概念。
2
2、 位移电流
电流的连续性问题:பைடு நூலகம்
R I
包含电阻、电感线圈的电
L
I
路,电流是连续的.
+ + + + + +
?
包含有电容的电流
是否连续
I
I
3
在电流非稳恒状态下 , 安培环路定理是否正确 ?
对 S 面 H dl I l
S l
对 S 面 H dl 0 l
矛盾
I
14
麦克斯韦方程组再加上描述物质性质的方程：
D r 0 E B r 0 H
j0 E
原则上可解决宏观电磁场的全部问题。以麦 克斯韦方程组为基础的电磁场理论叫经典电 动力学。
15
D LH dl S j t dS
13
麦克斯韦方程组(微分形式):
静电场和稳恒磁场 D E 0 B 0 H j
变化的电磁场 D B E t B 0 D H j t
麦克斯韦方程组物理意义：
黄字记笔记
1、通过任意闭合面的电位移通量等于该曲面所包围的自 由电荷的代数和。说明静电荷产生静电场，静电场是有 源场，电场线有头有尾，起于正电，止于负电荷。
D dS dV
S V
2、电场强度沿任意闭曲线的线积分等于以该曲线为边界 的任意曲面的磁通量对时间变化量的负值。说明变化的磁 场产生电场，该电场是有旋场，叫涡旋场或感生电场，感 生电场和是非保守场，静电场是保守场，有势的概念。
电荷的定向移动
通过电流产生焦耳热
电场的变化
真空中无热效应
传导电流和位移电流所激发磁场等效．
9
B l Ei dl S t dS
D L H d dl S t dS
B t
D t
Ei
左旋
右旋
Hd
对称美
10
二、麦克斯韦方程组