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文档简介

第二章 宏观电磁场的基本规律内容提要:1. 真空中的静电场库仑定律:实验得出,点电荷对点电荷施加的力是 式中是两个点电荷之间的距离,是从指向的单位矢量。将视为试探电荷,其上所受的力为,则定义电场强度为 根据叠加原理:点电荷系及连续分布电荷的电场分别为: 其中为连续分布电荷的电荷元。对体、面、线电荷分别为: 静电场的基本方程: 微分方程: 积分方程: 因此其中2. 真空中的恒定电流的磁场安培定律:闭合电流回路1的磁场作用在闭合回路2上的磁力是 其中是从线元指向的单位矢量。则电流产生的磁感应强度是 上式是毕奥萨伐尔定律。对于连续的电流分布 洛仑兹力:在磁场中,一个速度为的电荷受到的磁力是 如果还同时存在电场,则总的力是 恒定磁场的基本方程: 微分方程: 积分方程: 因此 其中 是失势。这个线积分是对通有电流的回路所作的3. 电介质中的静电场介质中的静电特性可用极化强度描述。极化产生了真实的电荷聚集。由可确定体与面束缚电荷密度 其中单位矢量与介质的表面垂直,指向外方。 介质中静电场的基本方程:微分方程: 积分方程: 说明静电场是有源无旋场。4. 磁介质中的恒定磁场磁化强度是与电介质中的极化强度相对应的量。磁化产生一等效面电流密度和等效体电流密度。其中 等效电流与传导电流在产生磁场方面是等价的。 磁介质中恒定磁场的基本方程: 微分方程: 积分方程: 说明恒定磁场是有旋无源场。5. 几个定律法拉第感应定律:微分形式:积分形式:说明变化的磁场要产生电场,这个感应电场为有旋场。欧姆定律:在导电媒质中,传导电流密度与外加电场关系为: 电荷守恒定律:自由电荷是守恒的,束缚电荷也是守恒的,其中:是物质电荷的流动引起的电流,是自由电流密度,是极化电流密度,是磁化物质中等效电流密度。,是自由电荷密度,是束缚电荷密度, 。还有第四种电流,即使在真空中亦存在,相应的电流密度为。且 总的体电流密度 其中为位移电流密度。6. 麦克斯韦方程组介质中的麦克斯韦方程组微分形式: 积分形式: 真空中的麦克斯韦方程组在上述方程中,用,代入即可得真空中的麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组都适用于非均匀、非线形和非各向同性介质。7. 电磁场的边界条件在两种介质交界面上,场矢量满足其中单位矢量由介质1指向介质2。若是两种理想介质,则分界面上,。若介质1为理想介质,则。2-1. 这题的解放在第四章中2-2. 据高斯定理 极化体密度:据 可得: , 极化面电荷密度: 据 2-3. 证: 分量: 上式第一项为封闭曲面,即边界面。边界面上无电流流出,故。则 同理 因此2-4. 解:由安培环路定理: 磁化电流:由 磁化面电流密度: 2-5. 2-7. 由 2-9. 证: 证明的思路是从其中两个方程出发可导出另外两个方程。我们从两个旋度方出发,导出两个散度方程 (1) .(2) 设: C相对时间t而言是常数,由初始条件确定。 假设初始时刻或常矢(稳恒场) 则 设: 由电荷守恒定律 得: 波动方程的推导

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