电动力学高教第三版1.pptVIP

本章重点：从特殊到一般，由一些重要的实验定律及一些假设总结出麦克斯韦方程组。;§1.1 电荷和静电场 ;它的方向沿试探电荷受力的方向，大小与试探点电荷无关。给定Q，它仅是空间点函数，静电场是一个矢量场。;3．场的叠加原理（实验定律） ;4．电荷密度分布 ;5．连续分布电荷激发的电场强度 ;若已知 ，原则上可求出 。若不能积分，可近似求解或数值积分。但是在许多实际情况 不总是已知的。例如，空间存在导体介质，导体上会出现感应电荷分布，介质中会出现束缚电荷分布，这些电荷分布一般是不知道或不可测的，它们产生一个附加场 ，总场为 。因此要确定空间电场，在许多情况下不能用上式，而需用其他方法。;二、高斯定理与静电场的散度;高斯定理的证明;2. 静电场的散度;三、静电场的环路定理与旋度;⑴ 又称为环路定理的微分形式，仅适用静电场。 ⑵ 说明静电场为无旋场，电力线永不闭合。 ⑶ 在介质分界面上电场强度一般不连续，旋度方程 不适用，只能用环路定理。;四、静电场的基本方程 ;§1.2 电流和静磁场;2、电荷守恒的实验定律;毕奥萨伐尔定律（电流决定磁场的实验定律） ;电流分布在空间体积内;它反应了电流与磁感应强度在某区域内的关系，对于某些具有较高对称性的问题可利用该定理求解。 ; 稳恒磁场为有旋场。 只能用于连续介质内部，不能用于介质分界面； 该方程可直接由毕萨定律推出（见教材P12－13）； 只对稳恒电流磁场成立。;毕奥---萨伐尔定律; ;1831年法拉第发现：当磁场变化时，附近的闭合回路中将出现感应电流。由此他总结了这一现象服从的规律： ; 物理机制 动生可以认为电荷受到磁场的洛伦兹力，因此产生电动势；感生情况回路不动，应该是受到电场力的作用。因为无外电动势，该电场不是由静止电荷产生，因此称为感生电场（对电荷有作用力是电场的本质，因此它与静电场在这一点上无本质差别）;二、总电场的旋度和散度方程 ;感生电场的散度方程;三、位移电流假设 ;位移电流的表达式;四、总磁场的旋度和散度方程;五、真空中的电磁场基本方程 ——麦克斯韦方程组 ;对方程组的分析与讨论;（3）预测空间电磁场以电磁波的形式传播 ;;六、洛伦兹力公式 ;§1.4 介质的电磁性质; 分子分类; 介质的极化和磁化;介质的磁化：介质中分子或原子内的电子运动形成分子电流，微观上形成不规则分布的磁偶极矩。在外磁场力作用下，磁偶极矩定向排列，形成宏观上的磁偶极矩。;二、介质存在时电场的散度和旋度方程;（1）线性均匀介质中，极化迁出的电荷与迁入的电荷相等，不出现极化电荷分布。 （2）不均匀介质内或由多种不同结构物质混合而成的介质内，可出现极化电荷。 （3）在两种不同均匀介质交界面上的一个很薄的层内，由于两种介质的极化强度不同，存在极化面电荷分布。;它仅起辅助作用并不代表场量。它在具体应用中与电场强度的关系可由实验或计算来确定。 ;三、介质存在时磁场的散度和旋度方程 ;3、极化电流密度 ;磁场强度;四、介质中的麦克斯韦方程 ;五、介质中的电磁性质方程 ;⑵ 各向异性介质（如晶体） ;2、电磁场较强时 ; 1、实际电磁场问题都是在一定的空间和时间范围内发生的，它有起始状态（静态电磁场例外）和边界状态。即使是无界空间中的电磁场问题，该无界空间也可能是由多种不同介质组成的，不同介质的交界面和无穷远界面上电磁场构成了边界条件。;一、电磁场量的法线方向分量的边值关系; 都不连续;2、 、 的法向分量边值关系 ;二、切向分量边值关系;分界面上存在传导电流时 的切向分量不连续。;可导出;边值关系一般表达式;一侧为导体的 边值关系表达式;例题： 1、已知均匀各向同性线性介质;2. 有一均匀磁化介质球，磁化强度为;3、无限大平行板电容器内有两层介质，板上面;一、能量守恒与转化;二、机械功与场能的变化关系;电磁场对整个带电体在单位时间内所做功：;;三、能量密度与能流密度矢量;因此 w 为单位体积的能量 --- 能量密度。;四、电磁场能量守恒公式;电磁场的能量不在导体中传输而是在场中传输。 电路中，系统的能量包括导线内电子运动的动能和导线周围空间中的电磁场能量。;例 同轴传输线内导线半径为 ，外导线半径为 ，两导线间为均匀绝缘介质，导线载有电流 ，两导线间的电压为 。 忽略导线电阻，计算介质中的能流密度和传输功率； 计及内导线的有限电导率，计算通过内导线进入导线内的能流，证明它等于导线的损耗功率。;在紧贴内导线表面的介质内，电场除有 外，还有