南京大学物理-电动力学-chap1-4介质中的麦克斯韦方程精品.pdfVIP

§4 介质中的麦克斯韦方程组 及介质电磁性质 本节主要内容： 一． 引言 二． 介质的极化、极化电荷和极化电流 三． 介质的磁化、磁化电流 四． 介质中的麦克斯韦方程组 五． 介质的电磁性质关系 一、引言 一、引言 真空中的麦克斯韦方程组 介质中的麦克斯韦方程组 r ρ ∇⋅E ε 0 r r ∂B ∇× − E ∂t ？ ？ r ∇⋅ 0 B r r ∂ r ∇×B μ J +μ ε E 0 0 0 ∂t 1、处于电磁场中的介质 电磁场对介质的作用 在宏观电磁场的作用下，电介质内部的电 荷分布发生变化，可能会在介质的内部或 者表面出现电荷的不平衡，即出现宏观的 附加电荷和电流。 介质对电磁场的影响 这些附加的电荷或者电流也会激发电磁场， 这样就使得原来的宏观场发生改变。 2、介质影响的等价处理 ① 宏观电动力学：不涉及微观粒子所产生的在 微观尺度上的场的起伏，仅讨论一个平均的 宏观效应。 ② 介质的存在就相当于真空中存在大量的带电 粒子 ③ 处于电磁场中的介质会出现的附加电荷和电 流: 介质的极化，可出现极化电荷和极化电流 介质的磁化，可出现磁化电流 3、介质中的麦克斯韦方程组： r ρ ρ +ρ ∇⋅E f P ε 0 r r ∂B ∇× − E ∂t 形式保持不变 形式保持不变 r ∇⋅ 0 B r r r r r ∂ r ∇×B μ J +μ ε E J f +J M +J P 0 0 0 ∂t 二、介质的极化、极化电荷和极化电流 二、介质的极化、极化电荷和极化电流 1、介质的极化 1）在无外场时：宏观小体积元的电偶极矩为零 ① 一类电介质的分子的正、负电荷的中心重 合，不具有分子电偶极矩（无极分子）： ② 另一类电介质的分子的正、负电荷中心不重 合，具有固有的分子偶极矩； 但热运动使得这些分子的电偶极矩取向杂乱 无章，从而使得宏观小体积元的平均电偶极 矩为零。 2 ）有外场时：宏观小体积元出现电偶极矩 ① 无极分子：正负电荷中心的间距拉开