电磁场与电磁破2.pptVIP

第2章　电磁场的基本规律 第2章 电磁场的基本规律 以三大实验定律（库仑定律、安培定律和法拉第定律）和麦克斯韦的两个基本假设（有旋电场和位移电流）为基础，总结出描述宏观电磁现象的基本规律——麦克斯韦方程组。 本章学习内容 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 本章小结 本章的学习内容 源 电荷(静止、运动） 电流(恒定、时变) 媒质 导体(静电平衡、恒定电流) 介质(电介质、磁介质， 稳定、时变) 电磁场 真空中的电磁场、媒质中的电磁场 稳态电磁场、时变电磁场 本章的学习内容 静止不变电荷的电场和恒定电流的磁场是各自独立存在的，可以分别讨论;静电场和恒定磁场只是空间坐标的函数。 当电流、电荷随时间变化时，产生的时变电场和时变磁场相互偶合、构成了统一的电磁场。感应电场和位移电流假说表征了这一相互关联。时变电磁场是空间坐标和时间的函数。 本章的学习重点 电磁场的源量（电荷密度和电流密度） 电磁场的场量（电场强度和磁感应强度） 媒质的电磁特性（电位移矢量，磁场强度矢量，传导电流密度矢量） 宏观电磁场的基本规律（麦克斯韦方程组：源、媒质、场三者之间的关系 ） 电磁场的边界条件（解边值问题的定解条件,积分形式麦克斯韦方程组在边界上的应用） 2.1 电荷守恒定律 电荷周围伴随着电场，电流周围伴随着磁场，电荷和电流是产生电磁场的源。描述源强弱和空间分布的量称为源量（电荷量和电荷密度;电流强度和电流密度矢量） 由电荷守恒定律可导出两源量之间的关系：电流连续性方程。 2.1 电荷守恒定律 2.1.1 电荷及电荷密度 2.1.2 电流及电流密度　 2.1.3 电荷守恒定律 　　　与电流连续性方程 2.1 电荷守恒定律 电荷、电荷量 电荷是物质的一种基本属性。电性的强弱可由物质所带电荷量描述。 自然界中的两种电荷：电子、质子， 　其电荷量为e=±1.062×10-10 C 任何带电体的电荷量 　 q= ±ke (k为整数、量子化的）。 电荷量是一个代数量。 2.1 电荷守恒定律 电荷分布 从微观上看，电荷是离散分布的; 研究宏观电磁现象时，电荷可视为连续分布在带电体上。 电荷分布模型： 体电荷 面电荷 线电荷 点电荷 2.1 电荷守恒定律 电荷体密度 电荷连续分布在一定体积 内，体积内任一源点处的 电荷体密度定义为 　　 　　 (C/m3) 　体积内V的总电荷量为 2.1电荷守恒定律 电荷面密度 电荷分布在薄层内,不考虑 层内的场分布时,抽象为一 几何面。曲面上任一源点 处的电荷面密度定义为 　 　　　 (C/m2) 　　面积S上总电荷量为 2.1电荷守恒定律 电荷线密度 电荷分布在细管内,不考 虑细管内的场分布时，抽 象为一几何线。细线上任 一点的电荷线密度为 　　　　　 (C/m) 细线l上的总电荷量为 2.1电荷守恒定律 点电荷(重要概念) 　当带电体尺寸远小于观察点至带电体的距离时,带电体的形状和其中电荷的分布都不重要，将带电体抽象为一个几何点，称为点电荷。 连续分布的带电体可视为大量点电荷的集合。 2.1电荷守恒定律 点电荷的电荷密度可表示为 　式中， 2.1电荷守恒定律 电流及电流密度 电流是由大量电荷作定向运动形成的。 　 导电媒质中电子运动形成的电流称为传导电流。 在真空或气体中带电粒子运动形成的电流称为运流电流。 2.1电荷守恒定律 电流强度 表示电流的大小，单位时间流过导体截面的电量 　　 (A) 不随时间变化的电流称为恒定电流，用 I 表示。 2.1电荷守恒定律 电流密度矢量 描述电流场的空间分布。 电流分布模型： 体电流 面电流 线电流 2.1电荷守恒定律 体电流 　电流密度矢量 J 的方向为该点处正电荷的运动方向一致，大小为垂直于运动方向上单位面积的电流，即 　　　　　　　　　 　　(A/m2) 　　　　　 通过任意截面的电流则为 2.1电荷守恒定律 面电流 电荷在厚度可以忽略的薄层内定向运动所形成的电流。面电流密度矢量方向为该点处正电荷的运动方向一致，大小为垂直于电流方向上单位长度的电流