实验班 第二章 电磁场的基本规律

《实验班 第二章 电磁场的基本规律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、1第2章电磁场的基本规律第一章中亥姆霍斯定理表明：场源明确（散度、旋度、边界条件），场的分布就唯一。本章建立电场、磁场的场源（从激励源、媒质感应源、和边界上的感应源三个层面），与场量的相互关系，说明麦氏方程组的来历、丰富的内涵、探讨时变场可能存在的波场结构、边界条件的影响等。重要的公式有十几个，注意一些结论及其依据。本章积分方向的场域求解问题将尽可能压缩回避，不作重点讨论预备知识：本章概述:本章围绕着电磁场的场源(包括激励源,媒质的感应源以及边界的感应源)与场量的相互关系展开,提出激励源的密度函数,建立点源的场量关系(实验定律),整理基本方程,量化媒质感应源对场量的影响

2、。对时变场的场源进行补充，表达边界条件。场源场量媒质边界条件整理相应关系形成静电场、恒稳磁场、恒定电场、时变场的基本方程，边界条件的三种表述。*本章初步探讨了场源分布已知求解场量的矢量积分求解关系*量化电偶极子，磁偶极子的场量关系（交变条件下是时变场的点源*深入研究麦克斯韦方程丰富的内涵，不同媒质条件下麦氏方程组的改写形式，了解时变场的解的结构*初步了解边界条件（尤其是导体边界条件对时变场解的结构的影响。本章重点在时变场的讨论，波场结构的认识。本章的主要问题有场源密度函数、电荷守恒定律独立点源的场量表达（库仑定律、毕奥——萨伐尔定律），真空介电系数、磁导率场源分布已知时

3、积分方向的场量求解关系（定性了解），注意磁场先积分再X乘表达的意义电场、磁场的基本方程（难点所在，注意为什么用两个场量，了解一维场的结论）媒质感应源（极化、磁化、感应传导电流）的量化（交变场下的效应），对基本方程的修正时变场下场源的补充（法拉第电磁感应定理、麦氏方程组）麦氏方程组所标明的时变场场量的主要特征（重点）、不同条件下麦氏方程组的一些改写形式（包括波动方程之解耦形式）均匀无耗媒质远场区平面波的一些常见结构（结合第四章）麦氏方程组积分形式推导不边界条件（若干种形式，注意导体边界的结论）关注几个重点题例：例2.3.1（结果用于习题2.16）例2.6.2,例2.7.3

4、本章讨论内容82.1电荷守恒定律2.2真空中静电场的基本规律2.3真空中恒定磁场的基本规律2.4媒质的电磁特性2.5电磁感应定律2.6位移电流2.7麦克斯韦方程组2.8电磁场的边界条件2.1点源表达与电荷守恒定律本节讨论的内容：电荷模型、电流模型、电荷守恒定律9电磁场物理模型中的基本物理量可分为源量和场量两大类。电荷电流电场磁场（运动）源量为电荷q(r，t)和电流I(r，t)，分别用来描述产生电磁效应的两类场源。电荷是产生电场的源，电流是产生磁场的源。10•电荷是物质基本属性之一。•1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了电子。•1907－

5、1913年间，美国科学家密立根(R.A.Miliken)通过油滴实验，精确测定电子电荷的量值为e=1.60217733×10-19(单位：C)确认了电荷量的量子化概念。换句话说，e是最小的电荷量，而任何带电粒子所带电荷都是e的整数倍。•宏观分析时，电荷常是数以亿计的电子电荷e的组合，故可不考虑其量子化的事实，而认为电荷量q可任意连续取值。2.1.1点电荷与电荷密度(宏观意义下电荷不生不灭，守恒）111.电荷体密度单位：C/m3(库仑/米3)根据电荷密度的定义，如果已知某空间区域V中的电荷体密度，则区域V中的总电量q为电荷连续分布于体积V内，用电荷体密度来描述其分布理想化

6、实际带电系统的电荷分布形态分为四种形式：点电荷、体分布电荷、面分布电荷、线分布电荷12若电荷分布在薄层上的情况，当仅考虑薄层外，距薄层的距离要比薄层的厚度大得多处的电场，而不分析和计算该薄层内的电场时，可将该薄层的厚度忽略，认为电荷是面分布。面分布的电荷可用电荷面密度表示。2.电荷面密度(如静电场下的导体表面)单位:C/m2(库仑/米2)如果已知某空间曲面S上的电荷面密度，则该曲面上的总电量q为13在电荷分布在细线上的情况，当仅考虑细线外，距细线的距离要比细线的直径大得多处的电场，而不分析和计算线内的电场时，可将线的直径忽略，认为电荷是线分布。3.电荷线密度如果已知某空

7、间曲线上的电荷线密度，则该曲线上的总电量q为单位:C/m(库仑/米)14对于总电量为q的电荷集中在很小区域V的情况，当不分析和计算该电荷所在的小区域中的电场，而仅需要分析和计算电场的区域又距离电荷区很远，即场点距源点的距离远大于电荷所在的源区的线度时，小体积V中的电荷可看作位于该区域中心、电量为q的点电荷。点电荷的电荷密度表示4.点电荷152.1.2电流与电流密度说明：电流通常时时间的函数，不随时间变化的电流称为恒定电流，用I表示。形成电流的条件：存在可以自由移动的电荷（不一定需要回路）存在电场单位:A（安培）电流方向:正电荷的流动方向电