题目
图示为一圆柱体的横截面,圆柱体内有一均匀电场E,其方向垂直纸面向内,E的大小随时间t线性增加,P为柱体内与轴线相距为r的一点,则P点的位移电流密度的方向为 ;P点感生磁场的方向为 .
图示为一圆柱体的横截面,圆柱体内有一均匀电场E,其方向垂直纸面向内,E的大小随时间t线性增加,P为柱体内与轴线相距为r的一点,则P点的位移电流密度的方向为 ;P点感生磁场的方向为 .

题目解答
答案
里;垂直OP连线向下
解析
考查要点:本题主要考查麦克斯韦电磁理论中的位移电流概念及感生磁场的计算,涉及电场变化产生磁场的规律。
解题核心思路:
- 位移电流密度方向:由电场的变化率决定,方向与电场变化方向一致。
 - 感生磁场方向:根据麦克斯韦安培环路定理,位移电流等效于环形电流,利用右手法则判断磁场方向。
 
破题关键点:
- 位移电流密度公式:$J_d = \varepsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t}$,方向与$\frac{\partial E}{\partial t}$一致。
 - 磁场对称性:均匀电场变化产生的磁场具有轴对称性,感生磁场方向与等效环形电流方向相关。
 
位移电流密度的方向
- 电场变化分析:题目中电场$E$随时间线性增加,即$\frac{\partial E}{\partial t}$为正值,方向与$E$相同(垂直纸面向里)。
 - 公式应用:根据$J_d = \varepsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t}$,位移电流密度方向与$\frac{\partial E}{\partial t}$一致,即垂直纸面向里。
 
感生磁场的方向
- 等效环形电流:位移电流在空间形成轴对称分布,等效于围绕轴线的环形电流。
 - 右手法则判断:
- 位移电流密度向里,等效电流方向为顺时针环形流动。
 - 根据右手螺旋定则,顺时针电流产生的磁场在环路中心方向为垂直OP连线向下(P点位于环路上,磁场方向沿切线)。