宏观电磁现象的基本规律.ppt

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1、《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-1第2章宏观电磁现象的基本规律基本要求：掌握电场强度、电位、极化强度、电位移矢量、电流强度、磁感应强度、磁场强度等物理量的基本概念；掌握库仑定律等电磁场基本定律和麦克斯韦方程组以及边界条件。《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-22.1基本电磁物理量2.1.1电荷密度（ChargeDensity）电量（或）——带电体所带电荷的量值。电量是一个标量，单位是库仑（）。根据物质的结构理论，带电体所带电量是不连续分布的，它必为电子电量的整数倍。但是，当我们观察一个带电物体的宏观电特性时，所观察

2、到的往往是大量带电微粒的平均效应。因此，可以将带电体内的电荷分布近似视为是连续的，从而采用电荷密度来描述它的电荷分布状况。根据带电体的形状，可以分别采用体电荷密度、面电荷密度和线电荷密度来表示。《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-3体电荷密度（volumechargedensity）——单位体积内的电荷（2.1.1）面电荷密度（surfacechargedensity）——单位面积内的电荷（2.1.2）（2.1.3）线电荷密度（linechargedensity）——单位长度内的电荷《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-

3、4点电荷（pointcharge）——一个体积很小而电量很大的带电小球体。单位点电荷的密度——带电量为1库仑的点电荷的电荷密度（2.1.4）（2.1.5）（2.1.6）（2.1.7）狄拉克（Dirac）函数的性质：《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-5点电荷系在空间的同一位置只能存在一种电荷分布。总电量电荷元（chargeelement）《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-62.1.2电场强度（ElectricFieldIntensity）电场力（electricforce）——带电体在电场中所承受的电场对它的作用力。

4、试验电荷（testcharge）——电量足够小的点电荷。它的引入不会对原有的电场产生影响。试验还表明，电场力的大小与试验电荷的电量成正比。并且这个比值与试验电荷的大小无关，仅随试验电荷所处的位置而变化，很适合于用来描述电场的性质。电场强度——单位正电荷所受到的电场力。《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-7（2.1.10）电力线——用来形象地表示空间电场分布的空间有向曲线。其稀疏密度表示电场强度的大小，而其切线方向表示电场强度的方向。几种典型的电力线分布《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-82.1.3电极化强度（Pola

5、rizationVector）电偶极子（dipole）——电介质（即绝缘体）中的分子在电场的作用下所形成的一对一对的等值异号的点电荷。电偶极矩矢量（dipolemoment）——大小等于点电荷的电量和间距的乘积，方向由负电荷指向正电荷《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-9电介质的极化（polarize）——电介质在电场的作用下，其表面将出现面极化电荷，而其内部也可能出现体极化电荷。《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-10电极化强度——单位体积内分子电偶极距的矢量和。（2.1.11）式中的是一个无限小的量，它应远小于介质

6、的非均匀性。但是它是一个相对无限小，而不是数学上的绝对无限小，它应大于分子、原子的间距。若在介质中任取一个闭合曲面，可以证明（2.1.12）——极化电荷和束缚电荷（boundvolumecharge）《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-11合成电场——外加电场与由极化电荷所产生的附加电场之和线性各向同性（isotropic）的电介质中的极化强度（2.1.13）（2.1.14）——真空介电常数（permittivity）在各向异性（anisotropism）的介质中（等离子体）极化强度与合成电场具有不同方向。一般情况下，附加电场与外加电场

7、方向相反，故——电极化率（electricsusceptibility）《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-12线性各向同性的电介质2.1.4电位移（ElectricFluxDensity）电位移或电通量密度——为了便于计算的引出量（2.1.15）即（2.1.16）介电常数和相对介电常数（2.1.17）（2.1.18）《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-13表2.1.1几种常见的电介质的相对介电常数在各向异性的介质（等离子体）中电位移与电场也将具有不同方向。其介电常数和相对介电常数不再为常数，而是所谓的“张量”。《电磁

8、场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-14电流的正方向习惯上规定为正电