导体表面的电流密度.ppt

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1、第2章电磁场的基本规律12.1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电磁场的边界条件本章讨论内容21.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一、理想化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3若电荷分布在薄层上的情况，当仅考虑薄层外，距薄

2、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4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)5对于总电量为q的电荷集中在很

3、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6二、电流与电流密度说明：电流通常是时间的函数，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存在电场单位:A（安培）电流方向:正电荷的流动方向电流——电荷的定向运动而形成，用i表示，其大小定义为：单位时间内通过某一横截面S的电荷量，即7电荷在

4、某一体积内定向运动所形成的电流称为体电流，用电流密度矢量来描述（描述截面上电流分布）单位：A/m2。一般情况下，在空间不同的点，电流的大小和方向往往是不同的。在电磁理论中，常用体电流、面电流和线电流来描述电流的分布状态。1.体电流流过任意曲面S的电流为体电流密度矢量正电荷运动的方向82.面电流电荷在一个厚度可以忽略的薄层内定向运动所形成的电流称为面电流，用面电流密度矢量来描述其分布面电流密度矢量d0单位：A/m。通过薄导体层上任意有向曲线的电流为正电荷运动的方向9三、电场强度(V/m)电场强度：置于该点的单位点

5、电荷（又称试验电荷）受到的作用力，即——描述电场分布的基本物理量电场强度矢量——试验正电荷10四、磁感应强度电流在其周围空间中产生磁场，描述磁场分布的基本物理量是磁感应强度（磁通量密度），单位为T（特斯拉）Wb/m2(韦伯/米2）。11媒质的电磁特性1.电介质的极化现象无极分子和有极分子。电介质的极化：在电场作用下，介质中无极分子的束缚电荷发生位移（位移极化）；有极分子的固有电偶极矩的取向趋于电场方向（取向极化）。2.4.1电介质的极化电位移矢量无极分子

6、有极分子无外加电场媒质对电磁场的响应可分为三种情况：极化、磁化和传导。描述媒质电磁特性的参数为：介电常数、磁导率和电导率。无极分子有极分子有外加电场E12五、电位移矢量介质的极化过程包括两个方面：外加电场的作用使介质极化，产生极化电荷；极化电荷反过来激发电场，两者相互制约，并达到平衡状态。介质中的电场：外加电场和极化电荷产生的电场，为此引入电位移矢量（单位为C/m2)（电通量密度）13六、磁场强度,即外加磁场：使介质发生磁化，磁化导致磁

7、化电流。磁化电流同样也激发磁感应强度。因此，在无界的磁介质内的磁场相当于传导电流和磁化电流在无界真空中产生的磁场的叠加。定义磁场强度为：引入包含磁化效应的物理量——磁场强度H(A/m)14七、媒质的传导特性对于线性和各向同性导电媒质，媒质内任一点的电流密度矢量J和电场强度E成正比，表示为这就是欧姆定律的微分形式。式中的比例系数称为媒质的电导率，单位是S/m（西门子/米）。晶格带电粒子存在可以自由移动带电粒子的介质称为导电媒质。在外场作用下，导电媒质中将形成定向移动电流。152.5电磁感应定律和位移电流电磁感应定

8、律——揭示时变磁场产生电场位移电流——揭示时变电场产生磁场重要结论：在时变情况下，电场与磁场相互激励，形成统一的电磁场。16在时变情况下，安培环路环路是否要发生变化？有什么变化？即问题：随时间变化的磁场要产生电场，那么随时间变化的电场是否会产生磁场？2.5.2位移电流静态情况下的电场基本方程在非静态时发生了变化，即这不仅是方程形式的变化，而是一个本质的变化，其中包含了重要的物理事实，