电磁场中的基本物理量和基本实验定律.ppt

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1、2.1电磁场中的基本物理量和实验定律自然界中最小的带电粒子包括电子和质子一般带电体的电荷量通常用q表示从微观上看，电荷是以离散的方式出现在空间中的从宏观电磁学的观点上看，大量带电粒子密集出现在某空间范围内时，可假定电荷是以连续的形式分布在这个范围中电荷的几种分布方式：空间中----电荷体密度面上-----电荷面密度s线上-----电荷线密度l2.1.1电荷与电荷密度第二章2021/7/301体电荷：电荷连续分布在一定体积内形成的电荷体体电荷密度的定义在电荷空间τ内，任取体积元，其中电荷量为则体电荷分布

2、面电荷：当电荷只存在于一个薄层上时，称电荷为面电荷面电荷密度的定义在面电荷上，任取面积元，其中电荷量为则面电荷分布点电荷点电荷2021/7/302线电荷：当电荷只分布在一条细线上时，称电荷为线电荷线电荷密度的定义在线电荷上，任取线元，其中电荷量为则线电荷密度当电荷体体积非常小，可忽略其体积时，称为点电荷。点电荷可看作是电量q无限集中于一个几何点上的理想情况。点电荷点电荷2021/7/30当电荷速度不随时间变化时，电流也不随时间变化，称为恒定（稳恒）电流空间各点电荷的流动除快慢不同外，方向可能不同，仅用穿过某

3、截面的电荷量无法描述电流的分布情况引入电流密度来描述电流的分布情况电流的几种分布方式：空间中----电流体密度面上----电流面密度线上-----线电流I电荷的宏观定向运动称为电流.，通常用I表示，定义为2.1.2电流与电流密度电流的物理意义：单位时间内流过曲面S的电荷量2021/7/30一、体电流密度矢量：1、体电流密度矢量：定义：其中：为正电荷运动（电流）的方向。包围被研究的点，垂直于的面元。面元上通过的电流。单位：A/㎡与时间无关，但一般与空间坐标有关，即恒定电场中：2021/7/305在电荷流动区域

4、某点，取一垂直于电流流动方向的面元，则时间内，穿过的电荷量为：故与运动电荷的体密度及运动速度的关系：2021/7/306关于体电流密度的说明通过截面积S的电流反映空间各点电流流动情况的物理量，形成一个空间矢量场它在某点的方向是正电荷运动的方向。如有N种带电粒子，电荷密度分别为i，平均速度为　　，则2021/7/30面电流密度定义：当电荷集中在一个厚度趋于零的薄层（如导体表面）中流动时，电流被认为是表面电流或面电流，其分布情况用面电流密度矢量　　来表示。面电流分布2021/7/308流过任意线段的电流I：与

5、运动电荷的面密度及速度的关系：在电荷流动区域某点，取一垂直于电流流动方向的线元，则时间内，穿过的电荷量为：2021/7/309关于面电流密度的说明是反映薄层中各点电流流动情况的物理量，它形成一个空间矢量场分布的方向为空间中电流流动的方向在某点的大小为单位时间内垂直通过单位长度的电量当薄层的厚度趋于零时，面电流称为理想面电流电荷只在一条线上运动时，形成的电流即为线电流。电流元：长度为无限小的线电流元。线电流和电流元2021/7/30102.1.3库仑定律和电场强度库仑定律描述了真空中两个静止的点电荷间相互作用

6、力的规律库仑定律内容：如图，电荷q1对电荷q2的作用力为：式中：为真空中介电常数。库仑定律是一个实验定律----理想的一、库仑定律：2021/7/3011对库仑定律的进一步讨论作用力大小与电量成正比、与距离的平方成反比，方向在连线上多个电荷对一个电荷的静电力是各电荷力的矢量叠加，即连续分布电荷系统的静电力须通过矢量积分进行求解同号相斥，异号相吸2021/7/3012二、电场强度矢量电场的定义电场强度矢量用电场强度矢量表示电场的大小和方向电场是电荷周围形成的物质，当另外的电荷处于这个物质中时，会受到电场力的作

7、用静止电荷产生的电场称为静电场随时间发生变化的电荷产生的电场称为时变电场实验表明：任何电荷都在自己周围的空间产生电场，而电场对处在其中的任何电荷都有作用力，此作用力称为电场力。电荷间的相互作用力是通过电场来传递的．2021/7/3013实验证明：电场中电荷q0所受的电场力大小与自身所带电量q0成正比，与电荷所在位置电场强度大小成正比，即对电场强度的进一步讨论电场强度为矢量场，各点相同时，称为均匀电场。电场强度是单位正点电荷受到的电场力，只与产生电场的电荷有关。对静电场和时变电场上式均成立。点电荷产生的电场

8、单个点电荷q在空间任意点激发的电场为1.4(7)2021/7/3014场点多个点电荷组成的电荷系统产生的电场由矢量叠加原理，N个点电荷组成的电荷系统在空间任意点P激发的电场为式中:源点带撇表示源2021/7/30处理思路：1)无限细分区域(点电荷）2）考查每个区域3）矢量叠加原理设体电荷密度为，图中　　　在P点产生的电场为：则整个体积内电荷在P点处产生的电场为：连续分布的电荷系统产生的电场连续分布于体积　　中的电