電磁場(chǎng)的基本規(guī)律mia

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1、第2章電磁場(chǎng)的基本規(guī)律12.1電荷守恒定律2.2真空中靜電場(chǎng)的基本規(guī)律2.3真空中恒定磁場(chǎng)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(chǎng)的邊界條件本章討論內(nèi)容22.1電荷守恒定律(LawofElectricChargeConservation)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(chǎng)物理模型中的基本物理量可分為源量和場(chǎng)量兩大類。電荷電流電場(chǎng)磁場(chǎng)（運(yùn)動(dòng)）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(chǎng)源。電荷是產(chǎn)生電場(chǎng)的源

2、，電流是產(chǎn)生磁場(chǎng)的源。3?電荷是物質(zhì)基本屬性之一。?1897年英國科學(xué)家湯姆遜(J.J.Thomson)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子。?1907－1913年間，美國科學(xué)家密立根(R.A.Miliken)通過油滴實(shí)驗(yàn)，精確測(cè)定電子電荷的量值為e=1.60217733×10-19(單位：C-Coulomb)確認(rèn)了電荷量的量子化概念。換句話說，e是最小的電荷量，而任何帶電粒子所帶電荷都是e的整數(shù)倍。?宏觀分析時(shí)，電荷常是數(shù)以億計(jì)的電子電荷e的組合，故可不考慮其量子化的事實(shí)，而認(rèn)為電荷量q可任意連續(xù)取值。2.1.1電荷與電荷密度

3、(ElectricChargeandChargeDenstiy)41.電荷體密度(VolumeChargeDensity)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中的總電荷量q為電荷連續(xù)分布于體積V內(nèi)，用電荷體密度來描述其分布理想化實(shí)際帶電系統(tǒng)的電荷分布形態(tài)分為四種形式：點(diǎn)電荷、體分布電荷、面分布電荷、線分布電荷5若電荷分布在薄層上的情況，當(dāng)僅考慮薄層外，距薄層的距離要比薄層的厚度大得多處的電場(chǎng)，而不分析和計(jì)算該薄層內(nèi)的電場(chǎng)時(shí)，可將該薄層的厚度忽略，認(rèn)為電荷是

4、面分布。面分布的電荷可用電荷面密度表示。2.電荷面密度(SurfaceChargeDensity)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在電荷分布在細(xì)線上的情況，當(dāng)僅考慮細(xì)線外，距細(xì)線的距離要比細(xì)線的直徑大得多處的電場(chǎng)，而不分析和計(jì)算線內(nèi)的電場(chǎng)時(shí)，可將線的直徑忽略，認(rèn)為電荷是線分布。3.電荷線密度(LineChargeDensity)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(duì)于總電量為q的電荷集中在很小區(qū)域V的情況，當(dāng)不

5、分析和計(jì)算該電荷所在的小區(qū)域中的電場(chǎng)，而僅需要分析和計(jì)算電場(chǎng)的區(qū)域又距離電荷區(qū)很遠(yuǎn)，即場(chǎng)點(diǎn)距源點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于電荷所在的源區(qū)的線度時(shí)，小體積V中的電荷可看作位于該區(qū)域中心、電量為q的點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷的電荷密度表示4.點(diǎn)電荷(PointChargeDensity)82.1.2電流與電流密度(ElectricCurrentandCurrentDensity)說明：電流通常時(shí)時(shí)間的函數(shù)，不隨時(shí)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(dòng)的電荷存在電場(chǎng)單位:A（安培）電流方向:正電荷的流動(dòng)方向電流—

6、—電荷的定向運(yùn)動(dòng)而形成，用i表示，其大小定義為：單位時(shí)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)，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別狀態(tài)。1.體電流(VolumeCurrent)流過任意曲面S的電流為體電流密度矢量正電荷運(yùn)動(dòng)的方向102.面電流(SurfaceCurrent)電荷在一個(gè)厚度可以忽略的薄層內(nèi)定向運(yùn)動(dòng)所形成的電流稱為面電流，用面電流密度矢量來描述

7、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(yùn)動(dòng)的方向112.1.3.電荷守恒定律（電流連續(xù)性方程）電荷守恒定律:電荷既不能被創(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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。電流連續(xù)性方程積分形式微分形式流出閉曲面S的電流等于體積V內(nèi)單位時(shí)間所減少的電荷量恒定電流的連續(xù)性方程恒定電流是無源場(chǎng)，電流線是連續(xù)的閉合曲線，既無起點(diǎn)也無終點(diǎn)電荷守恒定律是電磁現(xiàn)象中的基本定律之一。122.2真空中靜電場(chǎng)的基本規(guī)律(FundamentalLaws)1.

8、庫侖（Coulomb）定律(1785年)2.2.1.庫侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度靜電場(chǎng)(StaticElectricField)：由靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)重要特征：對(duì)位于電場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力作用真空中靜止點(diǎn)電荷q1對(duì)q2的作用力:，滿足牛頓第三定律。大小與兩電荷的電荷量成正比，與兩電荷距離的平方成反比；方向沿q1和q2連線方向，同性電荷相排斥，異性電荷相吸引；13電場(chǎng)力服從疊加原理真空中的N個(gè)點(diǎn)電荷（