第二章 电磁场的基本规律.ppt

文档介绍：1
第2章电磁场的基本规律
2
电荷守恒定律
真空中静电场的基本规律
真空中恒定磁场的基本规律
媒质的电磁特性
电磁感应定律和位移电流
麦克斯韦方程组
电磁场的边界条件
本章讨论内容
3
电荷守恒定律
电磁场物理模型中的基本物理量可分为源量和场量两大类。
电荷
电流
电场
磁场
(运动)
源量为电荷和电流,分别用来描述产生电磁效应的两类场源。电荷是产生电场的源,电流是产生磁场的源。
4
本节内容
电荷与电荷密度
电流与电流密度
电荷守恒定律
5
•电荷是物质基本属性之一。
• 1897年英国科学家汤姆逊()在实验中发现了电子。
• 1907 — 1913年间,美国科学家密立根()通过油滴实验,精确测定电子电荷的量值为
e = 177 33×10-19 (单位:C )
确认了电荷的量子化概念。换句话说,e 是最小的电荷,而任何带电粒子所带电荷都是e 的整数倍。
•宏观分析时,电荷常是数以亿计的电子电荷e的集合,故可不考虑其量子化的事实,而认为电荷量q可任意连续取值。
电荷与电荷密度
6
1. 电荷体密度
单位:C/m3 (库/米3 )
根据电荷密度的定义,如果已知某空间区域V 中的电荷体密度,则区域V 中的总电荷q为
电荷连续分布于体积V 内,用电荷体密度来描述其分布
理想化实际带电系统的电荷分布形态分为四种形式:
点电荷、体分布电荷、面分布电荷、线分布电荷
7
若电荷分布在薄层上,当仅考虑薄层外、距薄层的距离要比薄层的厚度大得多处的电场,而不分析和计算该薄层内的电场时,可将该薄层的厚度忽略,认为电荷是面分布。面分布的电荷可用电荷面密度表示。
2. 电荷面密度
单位: C/m2 (库/米2)
如果已知某空间曲面S 上的电荷面密度,则该曲面上的总电荷q 为
8
若电荷分布在细线上,当仅考虑细线外、距细线的距离要比细线的直径大得多处的电场,而不分析和计算线内的电场时,可将线的直径忽略,认为电荷是线分布。线分布的电荷可用电荷线密度表示。
3. 电荷线密度
如果已知某空间曲线上的电荷线密度,则该曲线上的总电荷q 为
单位: C / m (库/米)
9
对于总电荷为 q 的电荷集中在很小区域 V 的情况,当不分析和计算该电荷所在的小区域中的电场,而仅需要分析和计算电场的区域又距离电荷区很远,即场点距源点的距离远大于电荷所在的源区的线度时,小体积 V 中的电荷可看作位于该区域中心、电荷为 q 的点电荷。
点电荷的电荷密度表示
4. 点电荷
10
电流与电流密度
说明:电流通常是时间的函数,不随时间变化的电流称为恒定
电流,用I 表示。
存在可以自由移动的电荷;
存在电场。
单位: A (安)
电流方向: 正电荷的流动方向
电流——电荷的定向运动而形成,用i 表示,其大小定义为:
单位时间内通过某一横截面S 的电荷量,即
形成电流的条件: