電磁場的基本規(guī)律

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1、第2章電磁場的基本規(guī)律12.1電磁場源量2.2真空中靜電場的基本規(guī)律2.3真空中恒定磁場的基本規(guī)律2.4媒質(zhì)的電磁特性2.5電磁感應(yīng)定律2.6位移電流2.7麥克斯韋方程組2.8電磁場的邊界條件本章討論內(nèi)容22.1電磁場的源量本節(jié)討論的內(nèi)容：電荷模型、電流模型、電荷守恒定律。電磁場物理模型中的基本物理量可分為源量和場量兩大類。電荷電流電場磁場（運動）源量為電荷q(r?，t)和電流i(r?，t)，分別用來描述產(chǎn)生電磁效應(yīng)的兩類場源。電荷是產(chǎn)生電場的源，電流是產(chǎn)生磁場的源。32.1.1電荷與電荷密度?自然界中存在兩種電荷：正電荷和負電荷。?帶

2、電體所帶電荷的多少稱為電荷量。?迄今為止能檢測到的最小電荷量是質(zhì)子和電子的電荷量，其值為e=1.60217733×10-19（C)，質(zhì)子帶正電(+e)，電子帶負電(-e)。任何帶電粒子所帶電荷都是e的整數(shù)倍。?宏觀分析時，電荷常是數(shù)以億計的電子電荷e的組合，故可不考慮其量子化的事實，而認為電荷量q可任意連續(xù)取值。?理想化實際帶電系統(tǒng)的電荷分布形態(tài)分為四種形式：點電荷、體分布電荷、面分布電荷、線分布電荷。41.電荷體密度單位：C/m3(庫侖/米3)根據(jù)電荷密度的定義，如果已知某空間區(qū)域V中的電荷體密度，則區(qū)域V中的總電量q為電荷連續(xù)分布于

3、體積V內(nèi)，用電荷體密度來描述其分布注意：是物理無窮?。?若電荷分布在厚度可以忽略的曲面S上，則用電荷面密度描述其分布。2.電荷面密度單位:C/m2(庫侖/米2)如果已知某空間曲面S上的電荷面密度，則該曲面上的總電量q為6電荷分布在截面積可以忽略的細線上時，用電荷線密度表示其分布3.電荷線密度如果已知某空間曲線上的電荷線密度，則該曲線上的總電量q為單位:C/m(庫侖/米)7對于總電量為q的電荷分布在很小區(qū)域V的情況，當需要分析和計算電場的區(qū)域又距離電荷區(qū)很遠，即場點距源點的距離遠大于帶電體的尺寸時，就可將此帶電體視為位于該區(qū)域中心、電量為

4、q的點電荷。點電荷的電荷密度表示4.點電荷狄拉克函數(shù)定義為且82.1.2電流與電流密度說明：電流通常是時間的函數(shù)，不隨時間變化的電流稱為恒定電流，用I表示。形成電流的條件：存在可以自由移動的電荷存在電場單位:A（安培）電流方向:正電荷的流動方向電流——電荷的定向運動形成電流，用i表示，其大小定義為：單位時間內(nèi)通過某一橫截面S的電荷量，即9電荷在某一體積內(nèi)定向運動所形成的電流稱為體電流，用電流密度矢量來描述。單位：A/m2。一般情況下，在空間不同的點，電流的大小和方向往往是不同的。在電磁理論中，常用體電流、面電流和線電流來描述電流的分布狀

5、態(tài)。1.體電流流過任意曲面S的電流為體電流密度矢量正電荷運動的方向，△S與此方向垂直。102.面電流電荷在一個厚度可以忽略的薄層內(nèi)定向運動所形成的電流稱為面電流，用面電流密度矢量來描述其分布面電流密度矢量d0單位：A/m。通過薄導(dǎo)體層上任意有向曲線的電流為正電荷運動的方向，△l與此方向垂直。式中，為薄導(dǎo)體層的法向單位矢量。113.線電流電荷在一個橫截面積可以忽略的細線中定向運動所形成的電流稱為線電流，可以認為電流是集中在細導(dǎo)線的軸線上。長度元中流過的電流為I時，將稱為電流元。2.1.3.電荷守恒定律與電流連續(xù)性方程電荷守恒定律:電荷既不

6、能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。電荷守恒定律是電磁現(xiàn)象中的基本定律之一。12電流連續(xù)性方程積分形式微分形式恒定電流的連續(xù)性方程上式表明，流出閉曲面S的電流等于體積V內(nèi)單位時間所減少的電荷量。13第五次課到此！142.2真空中靜電場的基本規(guī)律1.庫侖（Coulomb）定律(1785年)2.2.1.庫侖定律電場強度靜電場：由靜止電荷產(chǎn)生的電場重要特征：對電場中的電荷有電場力作用真空中靜止點電荷q1對q2的作用力:，滿足牛頓第三定律。大小與兩電荷的電荷量乘積成正比，與兩電荷距離的平方成

7、反比；方向沿q1和q2連線方向，同性電荷相排斥，異性電荷相吸引；15電場力服從疊加原理真空中的N個點電荷（分別位于）對點電荷（位于）的作用力為qq1q2q3q4q5q6q7162.電場強度空間某點的電場強度定義為置于該點的單位點電荷（又稱試驗電荷）受到的作用力，即如果電荷是連續(xù)分布呢？根據(jù)上述定義，真空中靜止點電荷q激發(fā)的電場為：——描述電場分布的基本物理量。電場強度矢量——試驗正電荷17體密度為的體分布電荷產(chǎn)生的電場強度線密度為的線分布電荷的電場強度面密度為的面分布電荷的電場強度小體積元中的電荷產(chǎn)生的電場183.幾種典型電荷分布的電場

8、強度均勻帶電直線段的電場強度：均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場強度：（無限長）（有限長）均勻帶電圓環(huán)均勻帶電直線段19電偶極子的電場強度：+q電偶極子zol－q電偶極子的場圖等位線電場線電偶極子是由相距很近、帶等值