文档介绍：第二章电磁场中的基本物理量和基本实验定律 电磁场的源量——电荷和电流一、电荷与电荷密度 Ce 1910 602 .1 ???? 1、自然界中最小的带电粒子包括电子和质子——电子电荷量 19 10 C e ??? ??基本电荷量一般带电体的电荷量?,3,2,1???nneq 2、电荷的几种分布方式从微观上看,电荷是以离散的方式出现在空间中,从宏观电磁学的观点上看,大量带电粒子密集出现在某空间范围内时,可假设电荷是以连续的形式分布在这个范围内中。空间中——体电荷面上——面电荷线上——线电荷体电荷:电荷连续分布在一定体积内形成的电荷体。体电荷密度)(r ???定义: 在电荷空间 V内,任取体积元 V?,其中电荷量为 q?,则??????????? vvdvrqdv dq v q lin r)()( 0???? 3/mc 面电荷:当电荷存在于一个薄层上时,称其为面电荷。面电荷密度)(r s???的定义: 在面电荷上,任取面积元 s?,其中电荷量为 q?,则 dsrqds dq s q lin r s ss s???????????)()( 0???? 2/mc 线电荷:当电荷只分布于一条细线上时,称其为线电荷。线电荷密度)(r l???的定义: 在线电荷上,任取线元 l?,其中电荷量为 q?,则 dlrqdl dq l q lin r s ll l???????????)()( 0????点电荷:当电荷体积非常小, q无限集中在一个几何点上可忽略时,称为点电荷。点电荷的)(r ??函数表示: ??????v q lin v0?,保持总电荷不变, ???????????rr rrrr?????? 0)(?筛选特性: ???? vrfdvrrrf)()()( ?????)()(rrqr ????????当点电荷 q位于坐标原点时, )()(,0rqrr ????????电荷量?????????????? vvrrq rrdvrrqdvrq??????? 0)()(??二、电流与电流密度 1、电流强度 I 定向流动的电荷形成电流,通常用单位时间通过某一截面的电荷即电流强度表示,定义为: dt dq t q lin ti t??????0)( 电流强度的大小:单位时间内 S的电荷量。恒定电流:电荷运动速度不随时间变化时,电流强度也不随时间变化,即 Idt dq??常量 2、电流密度 J ?用来描述空间各点的电流分布情况电流的几种分布方式: 空间中——体电流面上——面电流线上——线电流体电流密度: J ?电荷在一定体积空间内流动所形成的电流 ds ?J ?的定义: 如图:得 dtsdJdtsdvsddtv Nq dQ ?????????????)(v ?dt 通过 ds ?的电流强度: sdJdt dQ dI ?????其中 vJ ????——电流密度矢量 2/mA 物理意义:单位时间内通过垂直电流流动方向单位面积的电量。说明: a、vJ ????中, ?:空间中电荷体密度, v ?:正电荷流动速度 b、通过截面 S的电流?????? ssdsnJsdJI ???? c、J ?一般是时间的函数),(trJJ ????,点函数,恒定电流是特殊情况 e、如有 N种带电粒子,电荷密度分别为 i?,平均速度为 iv ,则 1 N i i i J v ?????? d、0??时,可能存在电流,如导体中电荷体密度为 0,但因正电荷质量相对电子大很多,因此近似不动,有 0??????????vvvJ????面电流密度: 电流集中在一个厚度趋于零的薄层, (如导体表面)中流动时,可认为是表面电流,其分布用面电流密度 SJ ?表示。 SJ ?的定义: 如图, 电流集中在厚度为 h 的薄层内流动, 薄层的横截面 s?,n ?为表示截面方向的单位矢量, 有dl dIl I lin J lnhJlhnJSJI l S?????????????????0?)( ??????说明: a、若表面上电荷密度为 s?,且电荷沿某方向以速度 v ?运动,则 vJ sS????; b、 SJ ?反映薄层中电流分布情况, SJ ?的方向为空间中电流流动的方向, SJ ?的大小为单位时间内垂直通过面上单位长度的电量; c、当 0? h 时,面电流称为理想面电流; d 、有体电流分布,不一定有面电流分布,只有当体电流密度 J ?趋于零时,理想面电流密度 SJ ?才不为零。因此,体电流和面电流为两种不同形式的电流分布。 0 0,0????Jh lin J Jh S???线电流和电流元电荷只在一条线上运动时,形成的电流为线电流, vI l??电流元 l Id ?,长度为无限小的线电流元。?l I?? je I??l? sJ ?n 三、电流连续性方程电荷守