电动力学2new

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1、第一章第一章第一章第一章第一章第一章第一章第一章电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律电磁现象的普遍规律发展简史(1)1752美国、富兰克林实验，1753俄国、利赫曼(2)1779英国、卡文迪许、电荷吸引与排斥、万有引力定律、确定引力常数、地球质量和平均密度(3)1785库仑定律(4)1820电流磁效应（毕－萨定律）(5)1822安培作用力定律（电动力学一词开始使用）(6)1831电磁感应（法拉第），场的思想(7)1

2、856-1873麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在(8)1887迈克尔逊－莫雷实验（1887）(9)1888赫兹证实电磁波存在本章本章重点、难点及主要内容简重点、难点及主要内容简介介•本章重点：从特殊到一般，由一些重要的实验定律及一些假设总结出麦克斯韦方程。本章难点：电磁场的边值关系、电磁场能量。本章难点：电磁场的边值关系、电磁场能量。主要内容：讨论几个定律，总结出静电场、静磁场方讨论几个定律，总结出静电场、静磁场方程；程；找出问题，提出假设，总结真空中麦氏方找出问题，提出假设，总结真空中麦氏方程；程；讨

3、论介质电磁性质，得出介质中麦氏方程；讨论介质电磁性质，得出介质中麦氏方程；给出求解麦氏方程的边值关系；引入电磁场给出求解麦氏方程的边值关系；引入电磁场能量能量、、能流并讨论电磁能量的传输。能流并讨论电磁能量的传输。§1.电荷和静电场一、库仑定律和电场强度�描述一个描述一个F静止点电静止点电1.1.库仑定律�荷对另一r�1QQ′�静止点电静止点电F=rˆQ’2荷的作用4πεr0Q力力⑴静电学的基本实验定律；⑵Q’对Q的作用力��为F′=−F；⑶两种物理解释:对静电情对静电情超距作用：一个点电荷不需中间媒介

4、况两种观况两种观直接施力与另一点电荷。场传递：相互作用通过场来传递。点等价点等价1785年为法国物理学家C.A.de库仑发现。扭秤实验库仑定律的精确验证库仑法国物理学法国科学院士（1736~1806）1777年发明扭秤1779发现摩擦定理1785电荷相互作用的平方反比定律从库仑定律可以导出高斯定理，把高斯定理应用于处在静电平衡的导体，将得出导体内部没有净电荷的结论。因此，测定导体内部是否有净电荷就可以间接检验库仑定律的正确性。2+δ1r1773年，即库仑定律发表前12年，H.卡文迪什││δ<0.0218

5、73麦克斯韦在剑桥实验││δ≤1／216001936年，S.J.普林顿和W.E.劳顿的实验给出｜｜δ<2×10-91971E.R.威廉斯、J.E.费勒和H.A.希尔求得δ的极限值为(2.7±3.1)×10-162.点电荷电场强度电荷周围空间存在电场：即任何电荷都在自己周围空间激发电场。电场的基本性质：对电场中的电荷有力的作用电荷电荷电场电场电荷电荷����FQrEx()==描述电场的函3Q′4πεr数----电场强度0它的方向沿试探电荷受力的方向，大小与试探点电荷无关。给定Q，它仅是空间点函数，因而静电

6、场是一个矢量场。3．场的叠加原理（实验定律）���nQrn�iiEx()=∑3=∑Eii=14πε0rii=1��EE2��QE1Q1r1P�E1Q2QiQn平行四边型法则电荷系在空间某点产生的电场强度等于组成该电荷系的各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。44．电荷密度分布．电荷密度分布�∆QdQ体电荷ρ(x′)=lim=dQ=ρdV∆→V0∆V′dV′�∆QdQ面电荷σ(x′)=lim=dQ=σds∆→S0∆S′dS′�∆QdQ线电荷λ(x′)=lim=dQ=λdl∆→l0∆l′dl′5．连续

7、分布电荷激发的电场强度������ρ(x′)rdQrEx()=dV′dE=∫33V4πεr4πε0r0�����σ(x′)rEx()=dS′PdE∫S4πεr3r0dQ����λ(x′)rEx()=dl′∫L4πεr30��对场中一个点电荷，受力F=QE′仍成立���•若已知ρ(x′)，原则上可求出Ex()。若不能积分,可近似求解或数值积分。但是在许多�实际情况ρ(x′)不总是已知的。例如，空间存在导体介质，导体上会出现感应电荷分布，介质中会出现束缚电荷分布，这些电荷分布一般是不知道或不可测的，它们产生

8、一����个附加场E′，总场为E=EE+′。因此要总确定空间电场，在许多情况下不能用上式，而需用其他方法。二、高斯定理与静电场的散度方程二、高斯定理与静电场的散度方程��Q�1.高斯∫E⋅dS=�n��定理SεdSθE0�Q=∫ρ(xdV′)′V•静电场对任一闭合曲面的通量等于面内电荷与真空介电常数比值。•它适用求解对称性很高情况下的静电场。•它反映了电荷分布与电场强度在给定区域内的关系，不反应电场的点与点间的关系。•电场是有源场，源为电荷