第二章__电磁场的基本规律ppt课件.ppt

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1、电磁学三大实验定律：库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律麦克斯韦两个基本假设：关于有旋电场和位移电流的假设描述宏观电磁现象的总规律：麦克斯韦方程组第二章电磁场的基本规律1本章主要讲解电磁场理论基本理论和基本规律。电、磁场的源——电荷和电流静电场的基本规律恒定磁场的基本规律媒质的电磁特性麦克斯韦方程组电磁场的边界条件介绍电磁场的源量(电荷和电流)；由基本实验定律引入电磁场的场量，讨论其散度、旋度；最后讨论媒质的电磁特性和麦克斯韦方程组。主要内容包括：22.1电荷守恒定律基本物理量：源、场电荷电流电场磁场（运

2、动）源：电荷，电流3自然界中最小的带电粒子是电子和质子电子电荷的量值为e=1.60217733×10-19(单位：C)从微观上看，电荷是以离散的方式出现在空间中的从宏观电磁学的观点上看，大量带电粒子密集出现在某空间范围内时，可假定电荷是连续分布在这个范围中电荷的几种分布方式：空间中－电荷体密度面上－电荷面密度s线上－电荷线密度l2.1.1电荷与电荷密度4单位：C/m3(库/米3)总电荷q与电荷体密度的关系：设分布于体积元V中的电荷量为q，则电荷体密度的定义为电荷体密度5单位:C/m2(库/米2)如

3、果已知某空间曲面S上的电荷面密度，则该曲面上的总电荷q为设分布于面积元S中的电荷量为q，则电荷面密度定义为电荷面密度6如果已知某空间曲线上的电荷线密度，则该曲线上的总电荷q为单位:C/m(库/米)设分布于线元l中的电荷电量为q，则电荷线密度定义为电荷线密度7点电荷的电荷密度表示电量为q、集中在体积为零的几何点上的电荷点电荷的表示点电荷q位于坐标原点点电荷q位于(位置矢量)点电荷指当带电体的尺度远小于观察点至带电体的距离时，将其电荷集中于一点的理想化模型。8电流由定向流动的电荷形成，通常用电流强度I表

4、示，定义为单位时间内通过某一横截面S的电荷量，即当电荷速度不随时间变化时，电流也不随时间变化，称为恒定（稳恒）电流，用I表示引入电流密度来描述电流的分布情况电流的几种分布方式：空间中－电流体密度J面上－电流面密度Js线上－线电流I2.1.2电流与电流密度9通过体积内任意截面积S的电流带电粒子密度为N，粒子电量q，运动速度v，选取如图柱体。其中：为曲面S的法向单位矢量体电流密度(A/m2）dt时间内，柱体中所有带电粒子经dS流出，即dt时间内通过dS的电荷量为电流密度物理意义：单位时间内，通过垂直于电流传播方

5、向单位面积的电量。1011从体电流出发推导面电流密度定义。设体电流密度为，薄层厚度为h，薄层横截面S，则穿过截面的电流为面电流密度当电流集中在一个厚度趋于零的薄层(如导体表面)中流动时，电流被认为是表面电流或面电流。式中即为面电流密度，单位为A/m（安培/米）面电流密度矢量d01213线电流密度沿横截面可以忽略的曲线流动的电流，称为线电流。长度元dl上的电流Idl称为电流元。这样的电流可以近似看作是沿截面为0的几何线流动的线电流I。若用运动电荷的线密度和速度来表示，则线电流I为：14电荷守恒定律实验表明，

6、电荷是守恒的，它既不能被创造，也不能被消灭，它只能从物体的一部分移动到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。也就是说，在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变。——这就是电荷守恒定律2.1.3电荷守恒定律与电流连续方程15电流连续性方程积分形式由电荷守恒定律：在电流空间中，体积V内单位时间内减少的电荷量等于流出该体积总电流，即电流连续性方程在等式的左端应用高斯散度定理，将闭合面上的面积分变为体积分，得即161、当体积V为整个空间时，闭合面S为无穷大界面，将没有电

7、流经其流出，此式可写成对电荷守恒定律的进一步讨论即整个空间的总电荷是守恒的。电流连续性方程微分形式2、积分形式反映的是电荷变化与电流流动的宏观关系，而微分形式则描述空间各点电荷变化与电流流动的局部关系。17恒定（稳恒）电流的连续性方程所谓恒定（或称为稳恒），是指所有物理量不随时间变化。不随时间变化电流称为恒定电流（或稳恒电流）。恒定电流空间中，电荷分布也恒定不变，即对时间的偏导数为零，则电流连续性方程为恒定电流连续性方程物理意义：流入闭合面S的电流等于流出闭合面S的电流——电流连续(基尔霍夫定律)18

8、2.2真空中静电场的基本规律静电场：由空间位置固定、电量不随时间变化的静止电荷产生的电场，称为静电场。电场的定义电场是电荷周围形成的物质，当另外的电荷处于这个物质中时，会受到电场力的作用静电荷产生的电场称为静电场随时间发生变化的源产生的电场称为时变电场192.2.1库仑定律电场强度库仑定律（Coulomb’slaw）库仑定律是静电现象的基本实验定律描述了真空中两个点电荷间相互作用力的规律，其数学表达式为式中:F1