第九章电磁场理论

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1、第九章电磁场理论教学基本要求：1、了解电介质的极化，磁介质的磁化现象以及微观解释，了解铁磁质的特性，了解各项同性介质中的D和E,H和B之间的关系和区别，了解介质中的高斯定理和安培环路定理。2、了解电容。3、了解电能密度和磁能密度的概念。了解麦克斯韦方程组的物理意义。了解电磁场的物质性§9-1电介质和导体一、电介质的极化（一）电介质分子的偶极子模型1.偶极子模型：核，核外电子2.无极分子：()3.有极分子：(（二）电介质的极化和击穿1．极化：在外场作用下介质表面出现束缚电荷的现象①无极分子的极化—位

2、移极化②有极分子的极化—以转向极化为主2．电介质的击穿：外场强很大时，绝缘体导体（三）电极化强度1．定义：单位体积内分子电矩的矢量和　2．单位：3．量纲：4．与的关系：12:电极化率，纯数与电介质有关1．与的关系：（二）均匀电介质中的场强1．相对介电常数：2．电介质中的场强:（三）有电介质时的环流定理和高斯定理1．环流定理：2．高斯定理：例１．两块无限大的导体平板Ａ、Ｂ，面积为Ｓ，间距为d，平行放置，Ａ板带有电量Ｑ，Ｂ板不带电，求静电平衡时两板各个表面上的电荷面密度以及两板间的电势差；另：(1)若

3、(2)若Ｂ板或Ａ板接地(3)若中间连线，则情况如何？例２．一半径为的导体小球，带电量为,放在内外半径分别为和的同心导体球壳内，导体球带电量为Ｑ。求：(1)小球与球壳的电势；(2)小球与球壳的电势差；另：(1)若壳接地，则电荷分布？电势差？(2)若接地后，拆除地线，再将内球接地，则结果如何？12例３．半径为Ｒ，带电量为的金属球，周围充满相对介电常数为的介质，求：(1)球内外任一点的场强；(2)靠近金属球表面的电介质面上的束缚电荷量；(3)若分布在~的球壳内，则场强、电势分布？介质内的极化强度，介质表

4、面的束缚电荷面密度？二、静电场中的导体（一）导体的静电平衡条件1．概念：导体，静电感应现象，静电平衡状态，附加电场2．平衡条件：，或：导体为等势体，表面为等势面（二）平衡带电导体上的电荷分布1．电荷分布在表面，内部各处无净电荷存在①导体内没有空腔②导体内有空腔，空腔内无电荷③导体内有空腔，空腔内有电荷2．电荷在导体表面上曲率大处面密度大，曲率小处面密度小实例：利用尖端放电(避雷针，静电电机)避免尖端放电(高压输电线，电极等)3．导体表面附近处的场强与该处表面电荷面密度成正比（三）静电屏敝121．外

5、屏敝：空腔导体屏敝外电场2．内屏敝：接地的空腔导体，屏敝内电场。屏敝线三、电容电容器（一）电容器的电容1．定义：说明：与极板、介质等电容器自身因素有关，而与等外界因素无关2．电容器电容的计算：①平行板电容器的电容②圆柱形电容器的电容③球形电容器的电容孤立导体：，除了电容以外，电容器还有另一指标：耐压值，超过则击穿一般电容都有明示，如：，（二）电容器的联接1．串联121．并联四、电场的能量（一）电容器的能量平行板电容器：适用于各种结构的电容器（二）电场的能量1.能量：2.能量体密度：为点函数，适用于

6、任何电场，非均匀电场的能量：例１．一平行板电容器的极板面积为S，极板间距离为d，且充电到电势差为U，然后把充电用的电池撤去，再把两极板拉开到距离为2d，试用S、d、U表示（1）新的电势差（2）最初与最后电容器储存的能量；（3）拉开两极板所需之功§9-2磁介质12一、磁介质的磁化磁化强度（一）磁介质的磁化（二）磁介质的分类顺磁质—,同向，抗磁质—,反向，铁磁质：,（三）磁化机理1．分子电流与分子磁矩2．顺磁质分子与抗磁质分子，3．磁化原理：，,，：，,，：，使往方向转，越强，转向作用越大。:,与反向

7、。（四）磁化强度矢量（与外同向）12（与外反向）单位：（五）磁化强度与磁化面电流推导：顺磁质（如图）:分子表面电流:分子表面电流的线密度，二、磁介质中的安培环路定理、磁场强度（一）真空中的安培环路定理,（二）磁介质中的安培环路定理,简化：令：（磁场强度，单位：）12则：有介质时的安培环路定理，有无介质都适用。（三）磁场强度为使计算简化而引入的辅助量（四）之间的关系实验证明：：磁介质的磁化率例：无限长直载流导体如图。已知：求：。解：三、铁磁质（一）铁磁质的特性：1．2．不是常数，随而变3．有剩磁现象

8、（解释一下）124．有居里点（），铁磁质顺磁质:，:（二）铁磁质磁化特性曲线的测定1．实验装置如右图：2．原理①可以推证：铁芯中的②3．磁化曲线：（三）磁滞回线（四）磁畴四、磁场的能量（一）磁场能1．磁场能122．用场量来表示磁场的能量长直螺线管：（二）磁场能量体密度例1．一根很长的同轴电缆由半径为的芯线与半径为的同轴圆柱壳组成，其间充满磁导率为的均匀磁介质，内、外导体均匀流过方向相反的电流I，试计算：1．长度为的一段电缆内磁场中储存的能量；2．电缆单位长度的自感系数。§9-3麦克