电动力学电磁现象的普遍规律.pptVIP

电动力学*第1页，共28页，星期日，2025年，2月5日目的：电磁现象的实验定律电磁场的普遍规律总结提高电磁场的物质性：特定的运动规律和物质属性空间分布、时间变化数学描述：矢量函数-电场强度、磁感应强度本章结构：静电场、静磁场变动情况下的实验定律麦克斯韦方程组、洛伦兹力总结宏观电磁场论的理论基础第一章电磁现象的普遍规律*第2页，共28页，星期日，2025年，2月5日1.电荷和电场库仑定律高斯定理电场的散度和旋度2.电流和磁场电荷守恒定律比-萨定律磁场的散度和旋度3.麦克斯韦方程组电磁感应定律位移电流麦克斯韦方程组洛伦兹力4.介质的电磁性质介质的极化和磁化介质中麦克斯韦方程组5.电磁场边值关系法向和切向分量的跃变6.电磁场的能量和能流第一章电磁现象的普遍规律*第3页，共28页，星期日，2025年，2月5日§1.1电荷和电场1.库仑定律（Coulomb’slaw)Coulomb’slaw是静电现象的基本实验定律，是描写真空中两个静止的点电荷Q’和Q之间相互作用力的定律zxyoQ*第4页，共28页，星期日，2025年，2月5日静电力与万有引力的比较§1.1电荷和电场*第5页，共28页，星期日，2025年，2月5日电荷之间的相互作用-力的传递？超距作用：不需要任何媒质、瞬时、任意距离近距作用：通过场传递、传递需要时间静电场和电磁场的客观存在：物质性（能量、动量、质量）特殊性：实物占有空间位置，而电磁场的物质性只有在其处于迅速变化的情况下，才能明显的表现出来。基本物理量-电场强度§1.1电荷和电场*第6页，共28页，星期日，2025年，2月5日点电荷电场强度电荷周围空间存在电场，会对其他电荷产生作用力。电场强度E定义：一个单位试验电荷在场中所受的力。大小与试探点电荷无关§1.1电荷和电场*第7页，共28页，星期日，2025年，2月5日连续分布的电荷体电荷面电荷线电荷§1.1电荷和电场*第8页，共28页，星期日，2025年，2月5日不同带电体典型的电场强度大小名称电场强度/N?C-1宇宙射线本底3?10-6家用电路的导线内3?10-2无线电波内10-1日光灯管内10晴光大气中1?102太阳光内1?103闪电内1?104电视机内的电子枪1?105空气击穿电场强度3?106X射线管内5?106氢原子电子内轨道处6?1011中子星表面1?1014铀核表面2?1021§1.1电荷和电场*第9页，共28页，星期日，2025年，2月5日2.高斯定理和电场的散度设S表示包围着电荷Q的一个闭合曲面，dS为S上的定向面元，以外法线方向为正。闭合曲面S的电场强度E的通量用面积分表示为关于电场强度通量的高斯定理§1.1电荷和电场*第10页，共28页，星期日，2025年，2月5日θSQr高斯定理的证明§1.1电荷和电场*第11页，共28页，星期日，2025年，2月5日静电场的散度-高斯定理的微分形式积分形式转换为微分形式：得出电荷和电场的局域关系。由矢量分析中散度的定义可得：证法2§1.1电荷和电场*第12页，共28页，星期日，2025年，2月5日电荷是电场的源。空间某点的电场强度的散度只与该点电荷体密度有关，与其它点的无关。仅适用于连续分布的区域，在分界面上，电场强度一般不连续，不能使用。由于电场强度有三个分量，仅此方程不能确定，还要知道静电场的旋度方程。§1.1电荷和电场*第13页，共28页，星期日，2025年，2月5日3.静电场的旋度1.环路定理⑴任意静电场对任意闭合回路的环量为零。⑵说明在回路内无涡旋存在。证明由矢量分析可得静电场是无旋的§1.1电荷和电场*第14页，共28页，星期日，2025年，2月5日【解】考虑对称性，在半径为r的球面上各点的电场强度大小相等，方向为径向。当ra时当ra时§1.1电荷和电场*第15页，共28页，星期日，2025年，2月5日§1.1电荷和电场：总结*第16页，共28页，星期日，2025年，2月5日本节主要讨论磁场的基本规律，因为磁场是与电流相互作用的，而Ampere’slaw在静磁学中的地位同Coulomb’slaw在静电学中的地位相当，电流元相当于点电荷，在讨论磁场规律之前，先讨论电流分布的基本规律。§1.2电流和磁场*第