《电磁场与电磁波》课件第二章 电磁场的基本的 规律.ppt

第二章 电磁场的基本规律;2.1 电荷守恒定律; 自然界中最小的带电粒子是电子和质子 电子电荷的量值为e =1.602 177 33×10-19(单位：C ) 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，可假定电荷是连续分布在这个范围中 电荷的几种分布方式：空间中－体积电荷体密度? 　 　　　　　 面上－电荷面密度?s 　 　　　　　　 线上－电荷线密度?l;单位：C/m3 (库/米3 );单位: C/m2 (库/米2) ; 电流由定向流动的电荷形成，通常用电流强度I 表示，定义为单位时间内通过某一横截面S 的电荷量，即;通过体积内任意截面积S的电流; 从体电流出发推导面电流密度定义。 设体电流密度为 ，薄层厚度为h，薄层横截面?S，则穿过截面的电流为; 体电流与面电流是两种不同类型电流分布，并不是有体电流就有面电流。;电荷守恒定律 电荷是守恒的，既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一个地方移动到另一个地方。;1、当体积V为整个空间时，闭合面S为无穷大界面，将没有电流经其流出，此式可写成; 恒定（稳恒）电流的连续性方程 所谓恒定（或称为稳恒），是指所有物理量不随时间变化。 不随时间变化电流称为恒定电流（或稳恒电流）。 恒定电流空间中，电荷分布也恒定不变，即?对时间的偏导数为零，则电流连续性方程为;2.2 真空中静电场的基本规律; 静电力符合矢量叠加原理; 电场的定义; 点电荷产生的电场 　 单个点电荷q在空间任意点激发的电场为; 连续分布的电荷系统产生的电场 　连续分布于体积V中的电荷在空间任意点r产生的电场; 面电荷和线电荷产生的电场只需在上式中将电荷体密度、体积元和积分区域作相应替换即可，如;例 图中所示为一个半径为r的带电细圆环，圆环上单位长度带电?l，总电量为q。求圆环轴线上任意点的电场。;结 果 分 析;例：求真空中半径为a，带电量为Q的导体球在球外空间中产生E。; 导体球上电荷均匀分布在导体表面，其在球外空间中产生的电场分布与位于球心的相同电量点电荷产生的电场等效。;2.2.2 ??电场的散度和旋度; 物理意义：静电场 穿过闭合面S的通量只与闭合面内所围电荷量有关 静电场是有源场，静电荷是其散度源;静电场环路定律; 小结：静电场的性质;专题：利用高斯定理求解静电场; 无限大平面电荷;例题一;例题二;解：1) 取如图所示高斯面。;2）解为球坐标系下的表达形式。;2.3 真空中恒定磁场的基本规律; 磁感应强度矢量;毕奥－萨伐尔定律; 运动电荷的磁场 　定向流动的电荷形成电流。设某区域电荷密度为?，速度v，将形成电流密度J=?v，则电流元为Idl = JdV = v?dV = qv，得;;2.3.2 真空中恒定磁场的散度与旋度; 在恒定磁场中，磁感应强度在任意闭合回路C上的环量等于穿过回路C所围面积的电流的代数和与 的乘积，即：; 恒定电流是静磁场的旋涡源，电流激发旋涡状的静磁场，并决定旋涡源的强度和旋涡方向 磁场旋度与磁场是不同的物理量，它们的取值没有必然联系。没有电流分布的地方，磁场旋度为零，但磁场不一定为零 ;专题：利用安培环路定律求解静磁场分布; 例题二 求载流为 I 的无限长同轴电缆产生的磁感应强度。;应用安培环路定理，得;2.4 媒质的电磁特性; 电介质的极化现象; 极化强度矢量 是描述介质极化程 度的物理量，定义为;　介质被极化后，每个分子可以看作是一个电偶极子。 设分子的电偶极矩 。;　显然，经dS穿出体积的正电荷总量为;对介质极化问题的讨论;自由电荷 ：;　将介质中高斯定理微分形式对一定体积取积分,得; 极化强度 与电场强度 之间的关系由介质的性质决定。对于线性各向同性介质， 和 有简单的线性关系; 半径为a的球形电介质体，其相对介电常数 若在球心处存在一点电荷Q，求极化电荷分布。; 半径为a的球形真空区域内充满分布不均匀的体电荷 ,若已知体电荷产生的电场分布为:;2.4.2 磁介质的磁化　磁场强度矢量; 磁化强度矢量 　描述介质磁化的程度，等于单位体积内的分子磁矩，即;对介质磁化问题的讨论; 磁场强度矢量;说明：1、真空（空气）的相对磁导率为1。;2.4.3 导电媒质的传导特性; 焦尔定律 　在导电媒质中，电场力使电荷运动，所以电场力要做功。设：电荷量??V，运动速度v，则电场力在时间?t内所做的功为;2.5 电磁感应定律和位移电流;;对法拉弟电