《电动力学第一章》PPT课件

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1、电动力学是宏观物体电磁作用的动力学理论。它包含以下几个方面的内容：电磁场的基本属性电磁场的运动规律电磁场如何影响带电体课程内容学习目的掌握电磁场的基本规律和有关的概念学习使用数学工具解决本课程领域内的问题第一章电磁现象的普遍规律§1电荷和电场（静电场方程式）§2电流和磁场（静磁场方程式）§3麦克斯韦方程组§4介质的电磁性质§5电磁场边界关系§6电磁场的能量和守恒关系§7电磁场的动量和守恒关系电动力学第一章电磁场是物质存在的一种形态，它有特定的运动规律和物质属性。本章从实验定律出发，总结出电磁现象的普遍规律。即：麦克斯韦方程组§1电荷和电场（静电场方程式

2、）1。库仑定律:静电现象的基本实验定律zxyo2。电场强度的物理本质？电荷之间的作用力是通过电场传递的定义：单电荷多电荷对于连续电荷源为点电荷群§1电荷和电场（静电场方程式）1。库仑定律:2。电场强度3。高斯定理与电场散度因为电场满足叠加原理，所以用点电荷讨论对于多个电荷和连续电荷情况，应用场的叠加原理静电场的散度a):电荷是电场的源b):没有电荷的地方，电场强度不一定为0c):电荷对电场作用的局域性质4。静电场的旋度所以为一个梯度场，梯度场是一个有势场，有势场是一个无旋场§1电荷和电场（静电场方程式）1。库仑定律:2。电场强度3。静电场的散度4。静电

3、场的旋度静电场的散度和旋度表示电荷激发电场以及电场内部联系的规律性，是静电场的基本规律。它们反映的物理图像是：电荷是电场的源，电场线从正电荷发出而终止于负电荷，在自由空间中电场线连续通过；在静电情形下电场没有旋涡状结构。§2电流和磁场（静磁场方程式）1.电流的描述（1）电流强度I：单位时间内穿过某一横截面的电量。I=dq/dt（2）电流密度：单位时间通过面元的电量为：电流是静磁场的唯一本源2.电荷守恒定律若在通有电流的导体内部，任意取一小体积V，包围这个体积的闭合曲面为S。SV对于任意封闭曲面某时间间隔内流入闭曲面的电量等于闭面内电量的增加量电流连续性

4、方程注意：当电流为恒定电流时，一切物理量不随时间变化，即有因此，这就表示恒定电流的场线处处连续，因而是闭合的。3。洛伦兹力公式--毕奥萨伐定律（1）磁场对电流元的力密度（2）处电流元在处产生的磁感应强度（3）磁感应强度满足叠加原理4。磁感应强度B的散度及旋度定义：磁矢势磁感应强度的散度磁感应强度无源场磁感应强度的旋度磁感应强度的旋度安培环路定律静磁场的散度和旋度反映的物理图像是：由电流激发的磁感应线总是闭合曲线，磁场的方向是呈旋涡状的。静磁场的散度和旋度变化的磁场产生了电场§3麦克斯韦方程组1。电磁感应定律（法拉第）定义磁感应电动势磁感应磁通量得到电场

5、和磁感应强度的关系如下要看五个关系的内部与场论公式有没有无矛盾，有问题的只有左式为零，右式为零时是恒流源情况为使右式为零加一项令引入位移电流概念2。位移电流位移电流变化的电场产生磁场3。真空中的麦克斯韦方程组a)电场分布只取决于电荷的分布和磁场的变化b)电场的散度与当时当地的电荷密度成正比，感应电场是无散的c)磁场分布只取决于电流分布和电场的变化d)磁场总是无散的和有旋的4。洛伦兹力公式真空中麦克斯韦方程组积分表达式§4介质的电磁性质1。关于介质的概念介质由分子组成。从电磁学观点看来，介质是一个带电粒子系统，其内部存在着不规则而又迅速变化的微观电磁场

6、。在没有外场作用时，介质是电中性的，且内部宏观电磁场为零。从极化角度看a.有极性分子2。介质的极化外场条件b.无极性分子极化的解释极化强度各向同性线性介质表示封闭体内通过界面S穿出去的正电荷体元内跑出的正电荷为2。介质的极化单位体积分子数为n将净余的负电荷定义为束缚电荷，其密度为2。介质的极化从磁化角度看a’.有磁矩分子b’.无磁矩分子3。介质的磁化在外场B条件磁化强度磁化的解释各向同性均匀非铁磁物质若单位体积分子数为n则被边界连环着的分子电流数目为既S背面流向前面的总磁矩电流3。介质的磁化3。介质的磁化§4介质的电磁性质1。关于介质的概念2。介质的极

7、化3。介质的磁化4。介质中的麦克斯韦方程组（现有真空中的麦克斯韦方程组）下面整理介质中的麦克斯韦方程组所以有各向同性线性整理与电荷有关的问题定义电位移矢量所以有定义整理与电流有关的问题4。介质中的麦克斯韦方程组微分表达式介质各向同性时介质各向异性时§4介质的电磁性质4.介质中的麦克斯韦方程组积分表达式真空和介质中的麦克斯韦方程组比较在外场下产生的约束电荷使电场在界面上跃变（均匀各向同性介质在内部抵消，只在界质面上存在）在外场下产生的约束电流使磁场在界面上跃变（均匀各向同性介质在内部抵消，只在界质面上存在）§5电磁场边界关系一．极化强度关系二．磁感应强度

8、关系三．电位移矢量的关系四．电场强度的关系五．磁场强度的关系六.磁化强度的关系一．极化强度关系