第二章 电磁场的基本的 规律 电磁场理论课件.pptVIP

; ;2.1 电荷守恒定律;本节内容 2.1.1 电荷与电荷密度 2.1.2 电流与电流密度 2.1.3 电荷守恒定律 ; ? 电荷是物质基本属性之一。 ? 1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了电子。 ? 1907 — 1913年间，美国科学家密立根(R.A.Miliken)通过油滴实验，精确测定电子电荷的量值为 e =1.602 177 33×10-19 (单位：C ) 确认了电荷的量子化概念。换句话说，e 是最小的电荷，而任何带电粒子所带电荷都是e 的整数倍。; 若电荷分布在细线上，当仅考虑细线外、距细线的距离要比细线的直径大得多处的电场，而不分析和计算线内的电场时，可将线的直径忽略，认为电荷是线分布。线分布的电荷可用电荷线密度表示。 ; 对于总电荷为 q 的电荷集中在很小区域 V 的情况，当不分析和计算该电荷所在的小区域中的电场，而仅需要分析和计算电场的区域又距离电荷区很远，即场点距源点的距离远大于电荷所在的源区的线度时，小体积 V 中的电荷可看作位于该区域中心、电荷为 q 的点电荷。 ;2.1.2 电流与电流密度; 电荷在某一体积内定向运动所形成的电流称为体电流，用电流密度矢量 来描述。;2. 面电流;2.1.3 电荷守恒定律（电流连续性方程）;2.2 真空中静电场的基本规律;1. 库仑（Coulomb）定律(1785年) ;电场力服从叠加定理;2. 电场强度 ;小体积元中的电荷产生的电场;3. 几种典型电荷分布的电场强度;——电偶极矩; 例 2.2.1 计算均匀带电的环形薄圆盘轴线上任意点的电场强度。;2.2.2 静电场的散度与旋度 ; 在电场分布具有一定对称性的情况下，可以利用高斯定理计算电场强度。 ; 无限大平面电荷：如无限大的均匀带电平面、平板等。; 例2.2.2 求真空中均匀带电球体的场强分布。已知球体半径为a ，电 荷密度为? 0 。;2.3 真空中恒定磁场的基本规律;1. 安培力定律 ;2. 磁感应强度 ;任意电流回路 C 产生的磁感应强度;3. 几种典型电流分布的磁感应强度; ，而场点 P 的位置矢量为 ，故得;可见，线电流圆环轴线上的磁感应强度只有轴向分量，这是因为圆环上各对称点处的电流元在场点P产生的磁感应强度的径向分量相互抵消。;2.3.2 恒定磁场的散度和旋度 ; 解：分析场的分布，取安培环路如图，则 ; 解 选用圆柱坐标系，则;应用安培环路定理，得;2.4 媒质的电磁特性 ;2.4.1 电介质的极化 电位移矢量;2. 极化强度矢量; 由于极化，正、负电荷发生位移，在电介质内部可能出现净余的极化电荷分布，同时在电介质的表面上有面分布的极化电荷。;( 2 ) 极化电荷面密度;4. 电位移矢量 介质中的高斯定理 ;任意闭合曲面电位移矢量 D 的通量等于该曲面包含自由电荷的代数和 ;2.4.2 磁介质的磁化 磁场强度;B;3. 磁化电流;由 ，即得到磁化电流体密度;4. 磁场强度 介质中安培环路定理 ;则得到介质中的安培环路定理为：;磁场强度;2.4.3 媒质的传导特性;2.5 电磁感应定律和位移电流;2.5.1 电磁感应定律;　 设任意导体回路 C 围成的曲面为S，其单位法向矢量为 ，则穿过回路的磁通为 ; 感应电场是由变化的磁场所激发的电场。 感应电场是有旋场。 感应电场不仅存在于导体回路中，也存在于导体回路之外 的空间。 对空间中的任意回路（不一定是导体回路）C ，都有;相应的微分形式为; （1） ，矩形回路静止；; ( 3 ) 矩形回路中的感应电动势是由磁场变化以及可滑动导体 L在磁场中运动产生的，故得; （1）线圈静止时的感应电动势；; 假定 时 ，则在时刻 t 时， 与y 轴的夹角 ，故; 在时变情况下，安培环路定理是否要发生变化？有什么变 化？即;1. 全电流定律;全电流定律：;2. 位移电流密度;式中的 k 为常数。试求：位移电流密度和电场强度。; 例 2.5.3 海水的电导率为4 S/m ，相对介电常数为