电磁场与电磁波理论课件PPT第2章.ppt

1、电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，第2章宏命令电磁现象的基本规律，2.1基本电磁物理量2.2电磁场基本规律2.3麦克斯韦方程组2.4时变电磁场的边界条件，主要内容，基本要求，电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，主要内容，电磁场理论讨论的对象主要在本章中， 对物理学课上介绍的一些基本电磁物理量和一些重要的基本电磁规律进行比较系统的复习和总结。 在此基础上，推导出了宏命令电磁理论的核麦克斯韦方程组群的微分形式及时变电磁场边界条件。 该方程组和边界条件为讨论各种电磁场问题提供了共同的基础。 掌握电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、基本要求、电荷密度、

2、电场强度、极化强度、电位移矢量、电流强度、磁感应强度、磁场强度等物理量的基本概念的库仑定律等掌握电磁场的基本规律和麦克斯韦方程组的边界条件的一般形式和三个一般的边界条件。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，2.1基本电磁物理量，2.1.1电荷密度2.1.2电场强度2.1.3电极化强度2.1.4电位移2.1.5电流密度2.1第2章宏命令电磁现象的基本规律，2.1电荷密度(Charge Density )， 带电体及带电体的电荷量体电荷密度面电荷密度线电荷密度点电荷的体电荷密度狄拉克函数的性质带电体的总电量、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、带电体及带电体的电量

3、，但是观察一个带电体的宏命令电特性时，多观察到带电粒子的平均效果。 因此，可以看作带电体内的电荷分布大致连续，使用电荷密度记述其电荷分布状况。 根据带电体的形状，可以分别用体电荷密度、面电荷密度、线电荷密度表示。 电量(或)带电体带电的电荷量。 电量是标量，单位是库仑() 体电荷在体积内连续分布的电荷。 体电荷密度的每单位体积的电荷。 体积电荷的总电量、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、体积电荷及体积电荷密度(volume charge density )、(2.1.1)、(2.1.2)、面电荷分布是面电荷密度的每单位面积的电荷。 面电荷的总电力量、电磁场与电磁波理论、第2章

4、宏命令电磁现象的基本规律、面电荷和面电荷密度(surface charge density )、(2.1.3)、(2.1.4)、线电荷分布线电荷密度的每单位长度的电荷。 线电荷的总电力量、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、线电荷及线电荷密度(line charge density )、(2.1.5)、(2.1.6)、电磁场与电磁波理论观测点到带电体的距离远大于带电体自身的尺寸时，带电体的大小和形状赋予补正算单位点电荷的密度带电量为1库仑的点电荷的电荷密度，空间的任何积分区域点连续的任何标量函数，狄拉克(Dirac )函数的性质，电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本定

5、律，(2.1.8)、(2.1 )，空间的总电量，各种形式的电荷分布的关系(2.1.14 )、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、2.1.2电场强度(electricfieldintenssion )其引入不影响传统电场。 电场力的大小与试验电荷的电量成正比。 另外，该比与试验电荷的大小无关，仅根据试验电荷的位置而变化，适于记述电场的性质。 电荷和电场力、电场力(electric force )带电体在电场中受到的电场试验了其作用力。 电场强度单位的正电荷受到的电场力。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，(2.1.15 )，电力线形象地表示空间电场分布的空间有向

6、曲线。 其疏密度表示电场强度的大小，其切线方向表示电场强度的方向。 一些典型的电力线分布、电场强度与电力线、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、2.1.3电极化强度(Polarization Vector )、1 .电偶极子与偶极矩矢量2 .介电质的极化与电极化强度3 .介电质1 .电偶极子与电偶极子的矩矢量、电偶极子(dipole )介观偶极矩向量(dipole moment )的大小等于点电荷的电量与间距之积，方向从负电荷到正电荷，(2.1.17 )、电磁场与电磁波理论，第2章宏观电磁现象的基本规律，2 .介电质极化和电极化强度，介电质极化介质的偶极矩向量的取向与外部电场方

7、向有一致的趋势。 在介电质表面出现面极化电荷，在其内部也有可能出现体极化电荷。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本法则，电极化强度单位体积的分子电双位数极距离的矢量和。 (2.1.18 )、式中的是无限小的量，必须远远小于媒体的不均匀性。 但是，它不是数学上的绝对无限小，而是比较无限小，必须大于分子、原子的间隔。 如果采用介电质的任一闭曲面，则一般为(2.1.19 )、极化电荷与束缚电荷(bound volume charge )、2 .介电质的极化与电极化强度、合成电场施加电场与极化电荷引起的施加电场之和时，根据施加电场，可以求出线性各向同性(isotropic )的介电质中的极

8、化强度， 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，3 .介电质中的电场，(2.1.21 )，真空介电常数(permittivity )、电极化率(electric susceptibility )、(2.1.20 )、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、2.1.4电位移电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、电位移的定义、 电位移或电无损音频压缩编码密度也称为电无损音频压缩编码密度电位移的定义，以便于修正引出量的电位移(2.1.22 )，电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本定律，线性各向同性介电质中电位移线性各向同性的介电质线性各向同性在介电质

9、的电位移， (2.1.23 )、(2.1.21 )、电磁场与电磁波理论、第二章宏命令电磁现象的基本规律、相对电容率与(绝对)介电常数、相对电容率其介电常数和相对电容率不再是常数，就是所谓的“张量”。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，2.1.5电流密度(Current Density )，电流与电流密度体电流密度运动电荷的电流密度欧姆(Ohm )规律的微分形式面电流密度线电流与电流源空间总电流，电磁场与电磁波理论电流强度的大小若不随时间变化，则将该电流称为恒流在导电介质中形成的电流称为传导电流。 由真空中或自由空间中的自由电荷的运动形成的电流称为运流电流。 电流和电流密度，电

10、流的单位时间内通过断面的电荷量，(2.1.26 )，电磁场和电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本法则，电流强度在单位时间内给出通过断面的总电量，但由于单位时间内没有给出通过断面的任意点的电量和电荷运动方向，所以电流密度的严格来说，电流应该以一定的体积流动。 但是，为了便于分析，在电磁理论中，根据情况可以将电流看作体电流、面电流、线电流。 与体电流、面电流、线电流相对应，可以分别定义体电流密度和面电流密度。 对于线电流，其电流的方向是承载该电流的导线的方向。 电流和电流密度、体电流电荷在具有一定截面的体积内运动而形成的电流。 体电流的面密度的大小等于单位时间内通过与该电流垂直的单位面积的电力量

11、或者通过与该电流垂直的单位面积的电流，方向与该点正电荷的运动方向一致。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，体电流密度，(2.1.27 )，垂直于电流方向的截面。 的双曲馀弦值。 当具有体密度的电荷以速度运动时，所形成的电流的电流密度可以表示体电流的总电流、电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、运动电荷的电流密度、(2.1.28 )、(2.1.29 )、电磁场与电磁波理论(2.1.30 )、电阻率、单位为欧姆米、 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，表2.1.2一些常见导电介质的电导率，面电流电荷集中在一个薄表层运动形成的电流.面电流的线密度的大小

12、等于单位时间内通过与该电流垂直的单位长度的电力量或通过与该电流垂直的单位长度的电流，方向与该点正电荷的运动方向一致。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，(2.1.31 )，面电流密度，垂直于电流方向的截面。 电流方向与所取线段垂线之间的角度。线电流和电流要素、电磁场和电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、(2.1.33 )、线电流电荷集中在细线状物体上运动形成的电流。 电流元素及其转换关系、空间总电流、电磁场与电磁波理论，第二章宏命令电磁现象的基本规律，在空间的相同位置上仅存在一个电流分布。 空间总电流、各种形式的电流分布的关系(电流源)、(2.1.33 )、电磁场与电

13、磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、洛伦兹力磁感应强度与磁力线运动电荷受到的洛伦兹力不同形式的电流受到的磁场力，2 .电磁场与电磁波理论、第2章宏命令电磁现象的基本规律、洛伦兹力， 运动电荷在磁场中受到的磁场作用于其的力，洛伦兹力的大小与积成比例，方向根据电荷的运动方向和磁场方向的夹角而变化。 (2.1.24 )当电荷的运动方向与磁场方向一致时，该电荷受到的洛伦兹力为零，另一方面，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时，该电荷受到的洛伦兹力最大。 洛伦兹力，电磁场和电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本定律，磁感应强度和磁力线(2.1.34 )，磁力线被用于形象地表示空间磁场分布的有向曲线。

14、其疏密度表示磁场的大小，其切线方向表示磁场的方向。 磁感应强度的大小等于洛伦兹力的最大值与乘积之比，方向是其磁场的方向。 电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律，静电荷不受洛伦兹力的作用。 运动电荷所受到的洛伦兹力总是与电荷的运动速度矢量垂直，也就是说洛伦兹力的作用只是改变电荷的运动方向，不能改变电荷的运动速度。 磁场和运动电荷之间不存在能量的相互交换。 (2.1.35 )、运动电荷受到的洛伦兹力，电磁场与电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本定律，(2.1.36 )、对应运动电荷的电流源、线电流、面电流和体电流受到的磁场力第2章宏命令电磁现象的基本定律，2.1.7磁化(Magnetization Vector )， 1 .磁双极子和磁双极子的矩矢量2 .磁性介质的磁化和磁化强度3 .磁性介质中的磁场，磁双极子的矩矢量(magneticdipooor )其正向和电流流动之间的右手螺旋关系，电磁场和电磁波理论，第2章宏命令电磁现象的基本规律， 1、磁偶极和偶极矩向量、磁偶极(magnetic dipole )面积小的电流环、(2.1.40 )、以及磁性介质的磁化如果存在外部磁场，则磁性介质中的偶极矩方向发生变化，磁性偶极矩的向量和变为零2 .磁性介质的磁化和磁化、