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本章讨论内容
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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。
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本节内容
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•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=×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。
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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
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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。
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
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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。
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)
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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
将电荷区域看作是一个没有几何大小的点。
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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:
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