这是自然规律,麦克斯韦用方程的形式表示出来,静电场旋度为0,故为保守场,势能跟路径无关,只跟两点的位置有关。电流流过导体要消耗能量,因此要维持一个恒定电流场,必须依靠外加电源。电源将正负电荷分离开来,使电荷移动到电源的电极上,这些电荷建立电场,并在电场力的驱使下在导电媒质内移动形成电流,所有这些电荷所产生的电场限定了电流在导体内按照一定的分布流动,同时,这些电荷不是静止的,它们是电流的组成部分,在不断更替中保持各处的电荷分布不变,维持一个恒定电流场。
为什么恒定电场电荷相对位置不变
因为电流流过导体要消耗能量,因此要维持一个恒定电流场,必须依靠外加电源。电源将正负电荷分离开来,使电荷移动到电源的电极上,这些电荷建立电场,并在电场力的驱使下在导电媒质内移动形成电流,所有这些电荷所产生的电场限定了电流在导体内按照一定的分布流动,同时,这些电荷不是静止的,它们是电流的组成部分,在不断更替中保持各处的电荷分布不变,维持一个恒定电流场。因此,在电源外的均匀导电介质中,由于在恒定电场中电荷的分布恒定,由电流连续性方程:由高斯散度公式可得:_J=,恒定电流场是无源的。这里的无源是相对于电流密度J而言。表明电流密度J是无散场,电流线是闭合线。同时,在均匀导电介质中,维持恒定电流所需要的电场的场强E的环路积分为,即:
由斯托克斯旋度公式:_×E=。表明恒定电场是无旋场,和静电场有相同的性质,是一个保守场。电源外媒质的本构方程是:电流场J和电场E只是一个倍数关系。两者都无散无旋。
均匀导电介质是在电源外的,而恒定电场由电源内的电荷激发,即恒定电场的场源存在于电源内部,使得均匀导电介质可视为局部无源区。至于无散无旋的场,亥姆霍兹定理已经解释得很清楚了,我这里举两个例子:由恒定电流激发的磁场,在电流密度为的体积内都是无散无旋场;由静电荷激发的电场,在电荷密度为的体积内都是无散无旋场。电磁场问题的核心就是麦克斯韦方程组,其他所有电磁场理论都可以由此推得。电场和磁场的散度和旋度都在上面,无散无旋只要使相应等式右边为就行。
静电场与恒定电场有什么区别
静电场与恒定电场的区别如下:
1、静电场,是指观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质,其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。
2、根据环量定理,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.
3、恒定电场是一种闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场,其特点是电场线处处沿着到导体方向,由于电荷的分布是稳定的,,由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场。
保守场,有势场,无旋场,梯度场,有源场,这些场怎么区分?有哪些简要性质?
保守场=有势场=无旋场,环流等于零。有源场闭合曲面的通量不等于零,这些是指场的宏观特性。任意闭合曲面的面积分为0,说明是无源场,否则是有源场,任意闭合环路的线积分等于0,说明是无旋场,否则就是有旋场。保守场的第二类曲线积分只于起点和终点有关,而与路径无关。
如果一个矢量场是某个标量势的梯度,那么便称为保守场。只要有势,一定无旋!完全一样,是同一个问题的两种不同称谓。
扩展资料
恒稳磁场是一个无源场,由磁场的高斯定理可以得到此结论。静电场是一个有源场,由高斯定理可以得出此结论。涡旋电场是一个无源场,不由电荷产生,由变化的磁场产生。
电场就是无旋场,它是有源场.稳恒磁场是有旋无源场,其磁场强度不受其他因素影响,而非稳恒磁场里的电生磁中的磁场是由电流产生的,不通过电流时即不产生磁场,这种磁场就是有源有旋场,这就是电磁铁的原理。
参考资料
高等教育出版社-大学物理
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