电磁矢论 第二章、电磁场的基本规律.ppt

《电磁矢论 第二章、电磁场的基本规律.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第二章电磁场的基本规律主要内容2.1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电磁感应定律和位移电流2.6麦克斯韦方程组2.7电磁场的边界条件2.1电荷守恒定律1.标量和矢量电磁场物理模型中的物理量可分为两大类：源量和场量。源量：电荷（q）和电流（I）。场量：电场（由电荷产生）和磁场（由电流产生）。电荷电流电场磁场（运动）2.1电荷守恒定律1.标量和矢量1、电荷及电荷密度自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷量：带电体所带电量的多少，用q表示。最小电荷量：是质子和电子

2、的电荷量，称为基本电荷量，大小为。任何带电体的电荷量是的整数倍，即在微观上带电体上的电荷是离散的。2.1电荷守恒定律1.标量和矢量在实际宏观实研究中，常用的电荷分布模型有四种：在宏观上，带电体的电荷量是大量微观带电粒子的总体效应，可以不考虑其在微观上的离散性，认为电荷是以一定形式连续分布在带电体上的，可以用电荷密度来描述电荷量在带电体上的分布。点电荷：体积很小可忽略的电荷体。体电荷：电荷连续分布在一定体积内形成的电荷体。面电荷：电荷连续分布在一厚度可忽略的曲面上形成的电荷体。线电荷：电荷连续分布在一横截面积可忽略的细线上形成

3、的电荷体。2.1电荷守恒定律1.标量和矢量（1）电荷体密度电荷连续分布于体积V内，用电荷体密度描述其分布：若已知V中的电荷体密度，则V内的总电荷为：（2）电荷面密度电荷连续分布于厚度可忽略的曲面S上，用电荷面密度描述其分布：若已知S中的电荷体密度，则S内的总电荷为：2.1电荷守恒定律1.标量和矢量（3）电荷线密度电荷连续分布于横截面积可忽略的曲线l上，用电荷线密度描述其分布：若已知l中的电荷线密度，则l内的总电荷为：（4）点荷面密度设点电荷分布于任一点，其位置矢量为，则空间任一点处的电荷密度为：2.1电荷守恒定律1.标量和矢

4、量2、电流及电流密度电流：由电荷的定向运动形成，其大小通常用电流强度（简称电流，单位安培（A)）i来表示。形成电流的条件：存在可以自由移动的电荷；存在电场。电流强度i的定义：电流强度（电流）的物理意义：单位时间内流过曲面的电荷量。电流通常是时间的函数，恒定电流是不随时间发生改变的电流，用I表示。2.1电荷守恒定律1.标量和矢量（1）体电流在电磁场理论中，常用的电流分布模型有：体电流、面电流及线电流。——电荷在某一体积内定向运动形成的电流。引入体电流密度矢量来描述体电流的分布情况。的定义：空间任一点的方向是该点正电荷运动的方向

5、，其大小等于在该点与垂直的单位面积的电流，即：体电流密度矢量的单位是A/m2（安/米2）。通过任意截面S的电流：2.1电荷守恒定律1.标量和矢量（2）面电流——电荷在一厚度可忽略的薄层上定向运动形成的电流。引入面电流密度矢量来描述面电流的分布情况。的定义：的单位是A/m（安/米）。通过薄层导体上任意有向曲线l的电流：是薄层导体的法向单位矢量。面电流密度矢量2.1电荷守恒定律1.标量和矢量3、电荷守恒定律与电流连续性方程电荷守恒定律：电荷是守恒的，既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一个部分转移到另一部分，或是从一个物体转

6、移到另一个物体，即有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。电荷守恒定律是电磁现象中的基本定律之一。2.1电荷守恒定律1.标量和矢量据电荷守恒定律知，单位时间内从闭合面S内流出的电荷量等于闭合面所限定的体积V内电荷的减少量，即：应用散度定理，有转换得：电流连续性方程微分形式：电流连续性方程积分形式：反映一个区域内电荷变化与电流流动的宏观关系。描述空间某点处电荷变化与电流流动的局部关系。2.1电荷守恒定律1.标量和矢量对于恒定电流，电流不随时间变化，那么在空间中电荷分布也不改变，即有：

7、则恒定电流的电流连续性方程为其物理意义：流入闭合面S的电流等于流出的电流，即恒定电流场一定是无散场。2.2真空中静电场的基本规律1.标量和矢量静电场：空间位置固定、电量不随时间（静止）的电荷产生的电场。1、库伦定律电场强度库伦定律（库伦、1785年）：真空中两静止的点电荷q1和q2之间的作用力大小与两电荷的电荷量呈正比，两电荷距离的平方呈反比，方向沿q1和q2连线方向，其数学表达式为：说明：同性电荷相排斥，异性电荷相吸引；满足牛顿第三定律。2.2真空中静电场的基本规律1.标量和矢量静电力服从叠加原理真空中有N个点电荷：q1、

8、q2……qn（分别位于，则位于处的点电荷q受到的作用力等于其余每个点电荷对q的作用力的叠加：qq1q2q3q4q5q6q72.2真空中静电场的基本规律1.标量和矢量电场强度矢量：描述电场分布的基本物理量。电场强度矢量定义：单位实验正电荷在电场中所受的作用力，其单位V/M（伏/米）电荷q0在