电磁现象的普遍规律课件.pptVIP

*(1)庫侖規範(2)洛侖茲規範有勢的規範變換當勢作規範變換時，所有物理量和物理規律都應該保持不變，這種不變性稱為規範不變性．*例1：電荷Q均勻分佈於半徑為a的球體內，求各點的電場強度，並由此直接計算電場的散度。（第10頁）*電磁現象的普遍規律*1.1源及其定量描述一、電荷電荷是電磁場的源二、電荷密度體電荷密度*面電荷密度線電荷密度*如何描述點電荷的電荷密度？設點電荷位於點，則它的電荷密度表示為*三、電流密度代表了垂直於電流方向的單位截面中通過的電流四、電荷守恆定律（電流密度連續性方程）*1.2電磁場的基本實驗定律一、靜止電荷激發的電場設觀測點P的位置為，點電荷(源)qi的位置為，那麼P點的電場強度*設在體積V內電荷按體密度分佈，則整塊區域內的電荷在點x激發的總電場是每個電荷元dQ激發電場的積分高斯定理的積分和微分運算式*它表示了電荷與電場的局域關係，是電場的基本方程之一。這表明靜電場的旋度處處為零．靜電場是無旋場。*電磁學實驗已經證明，只有靜電場才是無旋的，當電磁場隨時間變化時，電場旋度不等於零。二、穩恒電流激發的磁場*靜磁場的散度和旋度根據公式*也可以用下麵直接得到上述結果dSB由安培環路定理得*三、電磁感應定律法拉第電磁感應定律1.3麥克斯韋方程組一、位移電流恒定電流：非恒定情況（如電容器的充放電）：*總電流為傳導電流和位移電流之和二、積分和微分形式的麥克斯韋方程組左邊恒等於零，而右邊卻不一定恒等於零。引入位移電流*微分形式*1.4介質中的麥克斯韋方程組一、介質的極化介質的電極化強度向量穿出dS外面的正電荷為束縛電荷密度*薄層內出現的淨餘電荷為：n為分界面上由介質l指向介質2的法線束縛電荷面密度*極化電流密度二、介質的磁化分子電流的磁矩磁化強度根據ia*磁化電流密度JM被邊界線L鏈環著的分子電流數目為總磁化電流為*三、麥氏方程在介質中的一般表述當有介質時，我們觀測到的電場強度E和磁感應強度B是自由電荷及束縛電荷和傳導電流、極化電流及磁化電流共同激發，再加上外部電磁場的總效應。引入電位移向量D和磁場強度H介質中微分形式的麥氏方程就表述為*（Jf和?f為自由電荷和傳導電流）*1.5兩種介質分界面上的電磁場方程(邊值關係)當分界面兩則是不同的介質，在外場下這兩種介質分子的極化強度和磁化強度一般不相等。在分界面上會出現面束縛電荷和麵束縛電流分佈，使場強從介面一側到另一側有躍變。*由於在兩種介質分界面附近面電荷、面電流的存在，場量不連續，微分算符就失去意義了．但用積分形式的麥氏方程還是成立的。（Jf和?f為自由電荷和傳導電流）*由於柱體的厚度d趨於零，只需要考慮集中分佈在介面處的面電荷法向分量的躍變*同理切向分量的躍變所以*面電荷分佈使介面兩側電場法向分量發生躍變，面電流分佈使介面兩側磁場切向分量發生躍變。面電流實際上是在靠近表面的相當多分子層內的平均宏觀效應趨膚效應電流線密度?，其大小等於垂直通過單位橫截線的電流**電磁場邊值關係的普遍形式n：介面上任一點的法向單位向量，方向從介質1指向介質2*一、洛侖茲力公式二、電磁場的能量密度和能量密度考察空間在某一點一個小體積dV內的電荷?dV在電磁場中受到的作用，單位時間電磁場對其作的功為根據1.6電磁場的力和能*定義：能量密度w，單位體積的電磁能能流密度S，單位時間垂直通過單位面積的電磁能量*三、能量守恆定律能量守恆定律要求：單位時間通過介面S流入V內的能量等於場對V內電荷作功的功率與V內電磁場能量增加率之和．（對於線性介質）*1.7電磁場的勢（第183頁）一、矢勢和標勢矢勢（A）的定義標勢（?）的定義二、規範變換和規範不變性由矢勢（A）和標勢（?）可以唯一地確定場強E和B，但是反過來，已知E和B卻不能唯一地確定A和?，為什麼呢？