题目
微分形式的安培环路定律表达式为 ∖. H =J ,其中的J ( )A. 是自由电流密度B. 是束缚电流密度C. 是自由电流和束缚电流密度D. 若在真空中则是自由电流密度;在介质中则为束缚电流密度
微分形式的安培环路定律表达式为 ∖. H =J ,其中的J ( )
A. 是自由电流密度
B. 是束缚电流密度
C. 是自由电流和束缚电流密度
D. 若在真空中则是自由电流密度;在介质中则为束缚电流密度
题目解答
答案
A. 是自由电流密度
解析
考查要点:本题主要考查对微分形式安培环路定律中电流密度$J$的理解,需明确其物理意义及适用条件。
解题核心思路:
- 安培环路定律的微分形式为$\nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J} + \frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t}$,其中$\mathbf{J}$代表自由电流密度。
- 在静态场(忽略位移电流$\frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t}$)中,方程简化为$\nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J}$。
- 束缚电流密度(由介质磁化产生)已通过$\mathbf{H}$与$\mathbf{B}$的关系($\mathbf{B} = \mu_0 (\mathbf{H} + \mathbf{M})$)间接体现,无需直接包含在$\mathbf{J}$中。
- 无论在真空中还是介质中,$\mathbf{J}$始终仅指自由电流密度。
破题关键点:
- 区分自由电流与束缚电流的物理意义。
- 明确微分形式中$\mathbf{J}$的定义与介质无关,始终为自由电流密度。
选项分析:
- 选项A(自由电流密度):正确。微分形式中$\mathbf{J}$严格指自由电荷的电流密度,与介质存在与否无关。
- 选项B(束缚电流密度):错误。束缚电流已通过$\mathbf{H}$的定义被包含在磁场表达式中。
- 选项C(自由+束缚电流密度):错误。若包含束缚电流,则需额外项补充,但原方程未体现。
- 选项D(真空为自由,介质为束缚):错误。$\mathbf{J}$的定义与介质无关,始终为自由电流密度。