宏观电磁现象的基本规律

宏观电磁现象的基本规律

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时间:2019-01-30

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1、《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-1第2章宏观电磁现象的基本规律基本要求:掌握电场强度、电位、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;掌握库仑定律等电磁场基本定律和麦克斯韦方程组以及边界条件。1《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-22.1基本电磁物理量2.1.1电荷密度(ChargeDensity)电量(或)——带电体所带电荷的量值。电量是一个标量,单位是库仑()。根据物质的结构理论,带电体所带电量是不连续分布的,它必为电子电量的整数倍。但是,当我们观察一个带电物体的宏观电特性时,所观察到的往往是大量带电微粒的平均

2、效应。因此,可以将带电体内的电荷分布近似视为是连续的,从而采用电荷密度来描述它的电荷分布状况。根据带电体的形状,可以分别采用体电荷密度、面电荷密度和线电荷密度来表示。2《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-3体电荷密度(volumechargedensity)——单位体积内的电荷(2.1.1)面电荷密度(surfacechargedensity)——单位面积内的电荷(2.1.2)(2.1.3)线电荷密度(linechargedensity)——单位长度内的电荷3《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-4点电荷(pointcharge)——一个体积很小而电

3、量很大的带电小球体。单位点电荷的密度——带电量为1库仑的点电荷的电荷密度(2.1.4)(2.1.5)(2.1.6)(2.1.7)狄拉克(Dirac)函数的性质:4《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-5点电荷系在空间的同一位置只能存在一种电荷分布。总电量电荷元(chargeelement)5《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-62.1.2电场强度(ElectricFieldIntensity)电场力(electricforce)——带电体在电场中所承受的电场对它的作用力。试验电荷(testcharge)——电量足够小的点电荷。它的引入不会对原有的电场

4、产生影响。试验还表明,电场力的大小与试验电荷的电量成正比。并且这个比值与试验电荷的大小无关,仅随试验电荷所处的位置而变化,很适合于用来描述电场的性质。6电场强度——单位正电荷所受到的电场力。《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-7(2.1.10)电力线——用来形象地表示空间电场分布的空间有向曲线。其稀疏密度表示电场强度的大小,而其切线方向表示电场强度的方向。几种典型的电力线分布7《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-82.1.3电极化强度(PolarizationVector)电偶极子(dipole)——电介质(即绝缘体)中的分子在电场的作用下所形成的

5、一对一对的等值异号的点电荷。电偶极矩矢量(dipolemoment)——大小等于点电荷的电量和间距的乘积,方向由负电荷指向正电荷8《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-9电介质的极化(polarize)——电介质在电场的作用下,其表面将出现面极化电荷,而其内部也可能出现体极化电荷。9《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-10电极化强度——单位体积内分子电偶极距的矢量和。(2.1.11)式中的是一个无限小的量,它应远小于介质的非均匀性。但是它是一个相对无限小,而不是数学上的绝对无限小,它应大于分子、原子的间距。若在介质中任取一个闭合曲面,可以证明(2.1

6、.12)——极化电荷和束缚电荷(boundvolumecharge)10《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-11合成电场——外加电场与由极化电荷所产生的附加电场之和线性各向同性(isotropic)的电介质中的极化强度(2.1.13)(2.1.14)——真空介电常数(permittivity)在各向异性(anisotropism)的介质中(等离子体)极化强度与合成电场具有不同方向。一般情况下,附加电场与外加电场方向相反,故——电极化率(electricsusceptibility)11《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-12线性各向同性的电介质2.

7、1.4电位移(ElectricFluxDensity)电位移或电通量密度——为了便于计算的引出量(2.1.15)即(2.1.16)介电常数和相对介电常数(2.1.17)(2.1.18)12《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2-13表2.1.1几种常见的电介质的相对介电常数在各向异性的介质(等离子体)中电位移与电场也将具有不同方向。其介电常数和相对介电常数不再为常数,而是所谓的“张量”。13《电磁场与电磁波理论》第2章宏观电磁现象的基本规律2

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