电碱场马电城放 第章 电磁场的基本规律 鲜电粥湛
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 1
电减场马电城成 第章电磁场的基本规律 本章讨论内容 2.1电荷守恒定律 2.2} 真空中静电场的基本规律 2.3真空中恒定磁场的基本规律 2.4媒质的电磁特性 2.5 电磁感应定佳 2.6位移电流 2.7麦克斯韦方程组 2.8 电磁场的边界条件 M网
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 2 2.1 电荷守恒定律 2.2 真空中静电场的基本规律 2.3 真空中恒定磁场的基本规律 2.4 媒质的电磁特性 2.5 电磁感应定律 2.6 位移电流 2.7 麦克斯韦方程组 2.8 电磁场的边界条件 本章讨论内容
电碱场马电城放 第章 电磁场的基本规律 3 2.1电荷守恒定律 电磁场物理摸型中的基本物理量可分为源量和场量两大类。 源量为电荷q(r',t)和电流I(r',t),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。 电荷 一电流 (运动) ↓ 电场 磁场 本节讨论的内容：电荷模型、电流模型、电荷守恒定律
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 3 2.1 电荷守恒定律 本节讨论的内容：电荷模型、电流模型、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q ( r ，t )和电流 I ( r ，t )，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
电碱场马电城诚 第章电磁场的基本规律 2.1.1电荷与电荷密度 ·电荷是物质基本属性之一。 1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了 电子。 。1907-1913年间，美国科学家密立根R.A.Miliken)通过 油滴实验，精确测定电子电荷的量值为 e=1.60217733×10-19 (单位：C) 确认了电荷量的量子化概念。换句话说，是最小的电荷量， 而任何带电粒子所带电荷都是ε的整数倍。 ·宏观分析时，电荷常是数以亿计的电子电荷的组合，故 可不考虑其量子化的事实，而认为电荷量可任意连续取值
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 4 • 电荷是物质基本属性之一。 • 1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了 电子。 • 1907－1913年间，美国科学家密立根(R.A.Miliken)通过 油滴实验，精确测定电子电荷的量值为 e =1.602 177 33×10-19 (单位：C) 确认了电荷量的量子化概念。换句话说，e 是最小的电荷量， 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的组合，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。 2.1.1 电荷与电荷密度
电碱场马电城放 第2章 电磁场的基本规律 5 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 1.电荷体密度 电荷连续分布于体积内，用电荷体密度来描述其分布 P(i)=lim Ag(T)dg(r) 4'->0 d 单位：Cm3(库仑/米3)》 根据电荷密度的定义，如果已知某 空间区域中的电荷体密度，则区域 中的总电量q为 =p(i)dv
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 5 1. 电荷体密度 V q r V q r r V d ( ) d ( ) ( ) lim 0 = = → = V q (r)dV 单位：C/m3 (库仑/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 中的总电量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 q V y x z o r V
电减场马电城诚 第章电磁场的基本规律 6 2.电荷面密度 若电荷分布在薄层上的情况，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。 Ps()=lim 4q(F dg(r) 4S→>0 单位：C/m2(库仑/米2) 如果已知某空间曲面S上的电荷面 密度，则该曲面上的总电量q为 g=[P.(FdS K<>
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 6 若电荷分布在薄层上的情况，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 (库仑/米2 ) 如果已知某空间曲面S上的电荷面 密度，则该曲面上的总电量q 为 = S q s (r)dS S q r S q r r S S d ( ) d ( ) ( ) lim 0 = = → y x z o r S q S
电碱场马电城放 第2拿 电磁场的基本规律 3.电荷线密度 在电荷分布在细线上的情况，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。 p()=lim △q(F)dq(F 41>0 d 单位：C/m库仑/米) 如果已知某空间曲线上的电荷线 密度，则该曲线上的总电量（为 q=[P(F)dl
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 7 在电荷分布在细线上的情况，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。 3. 电荷线密度 l q r l q r r l l d ( ) d ( ) ( ) lim 0 = = → 如果已知某空间曲线上的电荷线 密度，则该曲线上的总电量q 为 = C l q (r)dl 单位: C/m (库仑/米) y x z o r q l
电减场马电城成 第章电磁场的基本规律 8 4.点电荷 对于总电量为g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距 离电荷区很远区域的电场，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、 电量为q的点电荷。 点电荷的电荷密度表示 p()=9δ(T-) K<>
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 8 对于总电量为 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距 离电荷区很远区域的电场，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、 电量为 q 的点电荷。 点电荷的电荷密度表示 (r) = q (r − r ) 4. 点电荷 y x z o r q
电碱场马电城放 第章 电磁场的基本规律 9 2.1.2 电流与电流密度 电流— 电荷的定向运动而形成，用表示，其大小定义为： 单位时间内通过某一横截面$的电荷量，即 i=lim(△q/△t)=dg/dt △t→0 单位：A(安培) 电流方向：正电荷的流动方向 形成电流的条件： 。 存在可以自由移动的电荷（回路）》 存在电场，即存在电势差（电压） 说明：电流通常是时间的函数，不随时间变化的电流称为恒定 电流，用I表示
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 9 2.1.2 电流与电流密度 说明：电流通常是时间的函数，不随时间变化的电流称为恒定 电流，用I 表示。 形成电流的条件： • 存在可以自由移动的电荷（回路） • 存在电场，即存在电势差（电压） 单位: A （安培） 电流方向: 正电荷的流动方向 0 lim ( ) d d t i q t q t → = = 电流 —— 电荷的定向运动而形成，用i 表示，其大小定义为： 单位时间内通过某一横截面S的电荷量，即
电减场马电城成 第章电磁场的基本规律 10 一般情况下，在空间不同的点，电流的大小和方向往往是不同 的。在电磁理论中，常用体电流、面电流和线电流来描述电流的 分布状态。 1.体电流 △S 电荷在某一体积内定向运动所形成 的电流称为体电流，用电流密度矢量 来描述。 体电流密度矢量 J=e,lim As-→0△S 单位：A/m2。 正电荷运动的方向 流过任意曲面$的电流为 J.ds K<>
电磁场与电磁波 第2章 电磁场的基本规律 10 0 d lim d n n S i i J e e → S S = = 电荷在某一体积内定向运动所形成 的电流称为体电流，用电流密度矢量 来描述。 J 单位：A/m2 。 一般情况下，在空间不同的点，电流的大小和方向往往是不同 的。在电磁理论中，常用体电流、面电流和线电流来描述电流的 分布状态。 1. 体电流 = S I J S d 流过任意曲面S 的电流为 体电流密度矢量 J n e S 正电荷运动的方向 i