假设有一对平行电板,一张带有电荷密度σ,另一张带有负电荷密度-σ,前者以v往z
方向移动;后者以-v速度往-z方向移动,两板之间距离为d,
││
││
-σ││σ
││
││
││
Δqσ×(1×v×Δt)
则──=────────=σv而其中v=v(t)
ΔtΔt
Δq
若d趋近于0,──≒2σv(∵一正一负)
Δt
考虑III
↗↗↗
﹍﹍╱﹍﹍╱﹍﹍╱﹍﹍
╱╱╱╱╱
───────────────→x
╱╱╱╱╱
﹉╱﹉﹉╱﹉﹉╱﹉﹉﹉
设电流密度为n条╱单位长度,则在x处与-x的导线在z高度所产生的磁场
→μI
dB=────────────μ即真空磁导率
2π(z^2+x^2)^(1/2)
→→x
所以B=∫2dBcosψ其中tanψ=─
z
μ(nIdx)z
=2∫────────────×─────────
2π(z^2+x^2)^(1/2)(z^2+x^2)^(1/2)
μnIx│∞
=───arctan─│
πz│0
μnI
=───---------(*)
2
所以平行电板相对运动所产生的电流,在电板的附近会产生磁场
由安培定律与法拉第定律可知,B
→
→→→→→→dB→
∫B·dl=μ∫J·dA与∫E·dl=∫(-──)·dA
│││dt
└──────┘└────────┘
相垂直相垂直
即电流感应磁场,磁场再感应出感应电动势,并造成感应电流,所以如图∶
感应
┌───┐Γ
I→→┌──→─┐
││B(╳)E(↑)││
││└──────┘││
││感应l↑↓l
││││
││
──┼───────────────────┼─←──┼─────────
x=0╱x╱x+Δx
↗╱
l'╱↙l'
╱╱
﹉﹉←﹉﹉Γ'
→→d→→
对于Γ环而言∫E·dl=-──∫B·dA
dt
d
则E(x,t)l-E(x+Δx,t)l=-──B(x,t)lΔx
dt
dEdB
-lΔx──=-──lΔx
dxdt
dEdB
所以──=──--------(1)
dxdt
→→d→→
对于Γ'环而言∫B·dl=με──∫E·dAε即真空中电容率
dt
d
B(x+Δx,t)l'-B(x,t)l'=με──E(x,t)l'Δx
dt
dBdE
l'Δx──=μεl'Δx──
dxdt
dBdE
所以──=με──--------(2)
dxdt
将(1)对t微分
ddEddB
──(──)=──(──)将左边E微分顺序交换,可得
dtdxdtdt
ddEddB
──(──)=──(──)将(2)代入
dxdtdtdt
ddB1ddB
──(──)=────(──)即一维波动方程式
dtdtμεdxdx
同理,将(1)对x微分
ddEddB
──(──)=──(──)将右边B微分顺序交换,可得
dxdxdxdt
ddEddB
──(──)=──(──)将(2)代入
dxdxdtdx
ddE1ddE
──(──)=────(──)也是一维波动方程式
dtdtμεdxdx
x
令B(x,t)=F(x-ct)=F〔-c(t-─)〕
c
在x=0附近,由(*)
μnIμ
B(0,t)=F(-ct)=───=─〔2σv(t)〕=μσv(t)
│22│
└────────────────────┘
一致
xx
所以B(x,t)=F〔-c(t-─)〕=μσv(t-─)
cc
└─────────┘
一致
另外,令E(x,t)=f(x-ct)
dEdB
由──=──
dxdt
所以f'(x-ct)=-cF'(x-ct)
故f(x-ct)=-cF(x-ct)+某常数
﹋﹋﹋
令x=0,t=0代入可知其为0
x
所以E(x,t)=f(x-ct)=-cμσv(t-─)其中负号代表方向向下
c
若v(t)=cos(ωt)
ω
则E(x,t)=-cμσcos(ωt-─x)=-cμσcos(ωt-kx)
c
同理,B(x,t)=μσcos(ωt-kx)

