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时变电磁场

随时间变化着的电磁场。时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别,出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用,并推动了电工技术的发展。如果将二根通入同向电流的平行导线,右边的那根导线向右弯曲成平面线圈,该平面线圈就成了最简单的磁石,那么根据平行电流的相互作用产生引斥力的结论,此时右边的通电平面线圈与左边的通电导线之间产生的就是引力。同理,如果将右边的通电导线向左弯曲成平面线圈,线圈就与左边的通电导线之间产生的就是斥力,若右边的通电线圈可以绕着中心轴旋转,右边的通电线圈就会在斥力的作用下产生绕轴的翻转运动,就会直至翻转到能够与左边的通电导线产生最大引力的位置为止,此时向左弯曲线圈中的电流方向就会因翻转转的运动変成会与向右弯曲线圈中的电流方向一致,不会再产生绕轴的翻转运动了。据此如果将这根通电导线周围的所有导线都弯曲变成通电线圈,那么不能与中心这根通电导线产生引力的通电线圈,就都会在斥力的作用之下产生绕轴的翻转运动。如果这些通电线圈,就是摆放在通电导线周围,处在同一平面上的小磁针,此时通电导线周围的所有小磁针,就会在通电导线周围形成一圈NS二极首尾相连的小磁针的圆形分布。这就是通电导线周围的小磁针能够产生绕轴旋转,在通电导线周围能够形成NS二极首尾相连的小磁针圆圈分布的原因。

M.法拉第提出的电磁感应定律表明,磁场的变化要产生电场。这个电场与来源于库仑定律的电场不同,它可以推动电流在闭合导体回路中流动,即其环路积分可以不为零,成为感应电动势。现代大量应用的电力设备和发电机、变压器等都与电磁感应作用有紧密联系。由于这个作用。时变场中的大块导体内将产生涡流及趋肤效应。电工中感应加热、表面淬火、电磁屏蔽等,都是这些现象的直接应用。

继法拉第电磁感应定律之后,J.C.麦克斯韦提出了位移电流概念。电位移来源于电介质中的带电粒子在电场中受到电场力的作用。这些带电粒子虽然不能自由流动,但要发生原子尺度上的微小位移。麦克斯韦将这个名词推广到真空中的电场,并且认为;电位移随时间变化也要产生磁场,因而称一面积上电通量的时间变化率为位移电流,而电位移矢量D的时间导数(即дD/дt)为位移电流密度。它在安培环路定律中,除传导电流之外补充了位移电流的作用,从而总结出完整的电磁方程组,即著名的麦克斯韦方程组,描述了电磁场的分布变化规律。

 
 

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