ch2电磁场的基本理论(2)

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1、电磁场与微波技术—byH.Y.LIUChapter2电磁场的基本理论§2.3恒定电场电流：大量带电粒子的定向运动载流子：形成电流的带电粒子（电子、质子、离子、空穴）传导电流形成的条件：导体内必须有可以移动的电荷导体两端有电势差，即电压电流方向：正电荷定向运动的方向电流是标量：“电流的方向”只是指电流的流向而已电流强度：单位时间内通过某导线横截面的电量I=limq=dq单位：安培(A)t0tdt方向：正电荷运动的方向电磁场与微波技术—byH.Y.LIU电流分类：传导电流：导体中的自由电子或半导体

2、中的自由电荷在电场作用下作定向运动所形成的电流。运流电流：带电粒子在真空中或气体中运动时形成的电流。运流电流密度：单位时间内Jv通过单位面积的带电粒子数位移电流：随时间变化的电场产生的假想电流。恒定电场的基本方程恒定电流：通过任一导体截面的电流强度不随时间变化的电流电流密度(Currentdensity)：描写空间各点电流大小和方向的物理量大小：通过垂直于该点正电荷运动方向的单位面积上的电流强度方向：该点正电荷定向运动的方向电磁场与微波技术—byH.Y.LIU电流连续性方程（电荷守恒定律）

3、dS电荷守恒定律表明：任一封闭系统jS的电荷总量不变。即任意一个体积V内的电荷增量必定等于流进这个I1体积的电荷量。II2S在体电流密度为J的空间内，任取一个封闭曲面S，通过S面流出的电流应该等于以S为边界的体积V内单位时间内电荷减少的量。dq电流连续性方JdSSdt程的积分形式电磁场与微波技术—byH.Y.LIUJddt电流连续性方Jt程的微分形式恒定电流情况下电流连续性方SJdS0程的积分形式电流连续性方J0程的微分形式

4、CEdl0积分形式E0微分形式电磁场与微波技术—byH.Y.LIU导电媒质中的传导电流金属导体、电解液或漏电的介质中都可以存在传导电流。本构关系JE欧姆定律的微分形式：电导率，单位为S/m(西门子／米)反映了导体中电流的分布情况IU1RSJESllUIR欧姆定律的积分形式反映了一段导线上的导电规律表明任一点的电流密度j与电场强度E方向相同，大小成正比某点处的电流密度只与该点的场强及该点处材料的导电性质有关，与导体的形状、大小无关电磁场与微波技术—byH.Y.LI

5、U一般金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的，但对于许多导体或半导体，欧姆定律不成立。例如运流电流不遵从欧姆定律。自由电子在运动过程中不断与金属晶格点阵上的质子碰撞，把自身的能量传递给质子，使晶格点阵的热运动加剧，导体温度上升－－称为电流的热效应。由电能转化来的热能称为焦耳热。设在电场力的作用下，电荷在t时间内位移了l电场力做功：WElEl功率：PvEJEt2JP焦耳定律的微分形式2PIR焦耳定律的积分形式电磁场与微波技术—byH.Y.L

6、IU恒定电流场的基本方程SJdS0J0lEdl0E0恒定电场是无源无旋场JE20边界条件eˆn(J1J2)0J1nJ2neˆn(E1E2)0E1tE2t电流密度的法向分量连续，电场强度的切向分量连续。电磁场与微波技术—byH.Y.LIU恒定电场与静电场的比拟恒定电场（电源外）和静电场（ρ＝0的区域）的区别：恒定电场静电场静电比拟法E0E0恒定电场静电场J0D0EE2200

7、JEDEJDIqIJdSqDdSSSIqGCGCUU对偶电磁场与微波技术—byH.Y.LIU§2.4恒定磁场真空中恒定磁场的基本方程nB磁感应强度在有向曲面上的通量称为磁通（韦伯Wb）dSBdSSS计算载流回路C产生的磁场在一个闭曲面上的通量IdleˆIdleˆdS0R0RBdSdSSS4CR2C4SR2eˆR10Idl12()BdSdS

8、RRSC4SR电磁场与微波技术—byH.Y.LIU0Idl1SAdSAdSBdSCd4R1•磁通连续性原理的积分形式0R•也称为磁场的高斯定理•对时变场也成立BdS0•表明磁感应强度B穿过任意曲S面的通量恒为0BdSBdV0•磁通连续性原理的微分形式SV•磁感应强度B是一个无源场B0（散度源）电磁场与微波技