一部分转移到另一部分,在任何物理过程中电荷的代数和总是守恒的、 电场力 磁场力 名称 库伦力 安培力 洛仑兹力 涡旋电场力 (微分式) 洛仑兹力永远不对粒子做功 涡旋电场对导体中(积分式) 电荷的作用力 定义式 名称 电场强度(场强) 电极化强度矢量 磁场感应强度矢量 磁化强度 单位电荷在空间某点处单位体积单位运动正电荷在单位体积内所有分子固有磁矩的矢某处所受电场力内因极化而产生磁场中受到的最大量和加上附加磁矩的矢量和。用表的大小,与电荷的分子电矩之力、即: 示、 在该点所受电场和、 毕奥-萨法尔定律: 均匀磁化: 定义 力方向一致的一即: 不均匀磁化: 个矢量、 即:、 库伦定理: 电偶极距: 力矩: 磁矩: 电力线 磁力线 静电场的等势面 就是一簇假想的曲线,其曲线上任一点就是一簇假想的曲线,其曲线上就是电势相等的点集定的切线方向都与该点处的Ｅ方向一致、 任一点的切线方向与该点B的方合而成的曲面、 义 向相同、 (1) 电力线的方向即电场强度的方向,(1)磁力线是无头无尾的闭合曲(1)沿等势面移动电荷电力线的疏密程度表示电场的强弱、 线,不像电力线那样有头有尾,起时静电力不作功; (２)电力线起始于正电荷,终止于负电于正电荷,终于负电荷,因此稳恒(２)等势面的电势沿荷,有头有尾,因此静电场是有源(散)磁场是无源场。 电力线的方向降低; 性场; (２)磁力线总是与电流互相套(３)等势面与电力线质 (3) 电力线不闭合,在没有电荷的地合,因此稳恒磁场是有旋场。 处处正交; 方,任意两条电力线永不相交,因此静(3)磁力线的方向即磁感应强度(4)等势面密处电场电场是无旋场、 的方向,磁力线的疏密即磁场的强,等势面疏处电场静电场是保守场,静电场力是保守力、 强弱、 弱、 名称 静电场的环路定理 磁场中的高斯定理 静电场中场强沿任意闭合环路的线积分通过任意闭合曲面的磁通量恒等于０、定义 (称作环量)恒等于零。即:。 即: 说明的问题 电场的无旋性 磁场的无源性 电位差(电压):单位正电荷的电位能差、即:、 磁介质:在磁场中影响原磁场的物质称为磁介质、 名称 电通量 磁通量 电通量就是垂直通过某一面积的电力线的条数,垂直通过某曲面磁力线的条数叫磁通量,用表定义 用 表示、即: 示。即: 名称 静电感应 磁化 定义 电场对电场中的物质的作用 磁场对磁场中的物质的作用 在介质中求电(磁)场感应强度: 方法 利用电介质时电场的高斯定理求电场感应强度 通过电介质中任一闭合曲面的电位移通量等于该面包围的自由电荷的代数和。 (各向同性介质) 原理 利用磁介质中的安培环路定理求磁场感应强度 磁场强度沿任意闭合路径的线积分(环量)等于穿过以该路径为边界的面的所有传导电流的代数和,而与磁化电流无关、 (各向同性介质) (１)分析自由电荷分布的对称性,选择适当的高斯面,求出电位移矢量、 (２)依照电位移矢量与电场的关系,求出电场。 解题(3)依照电极化强度与电场的关系,求出电极化步骤 强度。 (4)依照束缚电荷与电极化强度关系,求出束缚电荷、 电(磁)场能量: (1)分析传导电流分布的对称性,选择适当的环路,求出磁场强度、 (２)依照磁场强度与磁场感应强度矢量的关系,求出磁场感应强度矢量、 (３)依照磁化强度与磁场感应强度矢量的关系,求出磁场强度、 (4)依照磁化电流与磁化强度关系,求出磁化电流。 电磁波 电场 磁场 能量 密度 能量 位移电流与传导电流比较 静电场 涡旋电场 传导电流 位移电流 电荷 变化的磁场 自由电荷运动 变化的电场 不同点 电力线不闭和 电力线闭和 产生焦耳热 不产生焦耳热 相同点 对电荷都有力的作用 产生等效的磁效应 四种电动势的比较: 电动势 产生原因 计算公式 动生 洛仑兹力: 感生 涡旋电场力: 自感 自身电流变化: 互感 相互电流变化: 关系: 楞次定律:闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化、 高斯定理和环路定理: 静电场 涡旋电场 恒定磁场 涡旋磁场 高斯定理 环路定理 麦克斯韦方程组: 麦克斯韦方程组的积分形式 麦克斯韦方程组的微分形式 电场的性质 ＝ 磁场的性质 = 变化电场和磁场的联系 变化磁场和电场的联系 关系式(各相同性介质) 恒流电流场 磁场的物质性 (1) 独立存在 (２) 具有粒子性(光子) (３) 有质量、能量、动量 (4) 可与实物粒子转换(e+…+e-γ) (5) 无静止质量 (6) 只能以光速运动 (7) 有“可入”性,即多种场和一个实物可同时占有一个空间 电场和磁场的本质及内在联系: 运动
电荷
电流
电磁波的主要波性质 (1)电磁波是横波 (2)和同位相同周期变化 (3) (4)和的振幅都正比于 (5) (6)辐射强度: 激发激发电场
静电场问题求解
基础问题
1、场的唯一性定理:
①已知Ｖ内的自由电荷分布 ②Ｖ的边界面上的值或值,
则V内的电势分布,除了附加的常数外,由泊松方程 及在介质分界面上的边值关系 唯一的确定、
两种静电问题的唯一性表述:
⑴给定空间的电荷分布,导体上的电势值及区域边界上的电势或电势梯度值空间的电势分布和导体上的面电荷分布(将导体表面作为区域边界的一部分)
⑵给定空间的电荷分布,导体上的总电荷及区域边界上的电势或电势梯度值空间的电势分布和导体上的面电荷分布(泊松方程及介质分界面上的边值关系) 2.静电场问题的分类:
分布性问题:场源分布电场分布
边值性问题:场域边界上电位或电位法向导数电位分布和导体上电荷分布 3.求解边值性问题的三种方法: 分离变量法
①思想:依照泊松方程初步求解的表达式,再依照边值条件确定其系数 电像法
①思想:依照电荷与边值条件的等效转化,用镜像电荷代替导体面(或介质面)上的感应电荷(或极化电荷) 格林函数法
①思想:将任意边值条件转化为特定边值条件,依照单位点电荷来等价原来边界情况 静电场,恒流场,稳恒磁场的边界问题:
变化 变化
磁场
电磁场的认识规律
一。静电场的规律: 1.真空中的静电场; 电场强度Ｅ 电场电势Ｖ 静电场的力F 静电场的能量
2.介质中的静电场; 电位移矢量D 极化强度P
(各向同性介质) 二、稳恒磁场与稳恒电流场 1.真空中的磁场强度B 2.真空中的电流密度J 3.磁场矢位A ,
4.介质中的磁场感应强度H 5.磁化强度M
(各向同性介质) 6.磁场中的力F 7.磁场中的能量
三、麦克斯韦方程组与介质中的麦克斯韦方程组
实质:反映场与电荷及其运动形式(电流)的联系,揭示电场与磁场的相互转换关系 电荷:(自由电荷,极化电荷)
电流:(传导电流,位移电流,磁化电流) , ,
麦克斯韦方程组与介质中的麦克斯韦方程组包含是各种矢量的散度与旋度运算,有微分,积分形式两种 四、三大定律: 欧姆定律 焦耳定律 安倍定律
五、守恒定律: 电荷守恒 能量守恒
六．在边界条件下的电磁现象:
Sn(DD)(自由电荷面密度），或n(EE)21S210n(BB2)0n2E1)0(En(H2H1)JS(传导电流面密度）七．静电场与稳恒磁场的比较:
静电场
静磁场 八 稳恒电流场与 介质中静电场的比较:
稳恒电流场(电源外) 介质中的静电场(p=0) 电磁波在空间的传播
1.亥姆霍兹方程
2.电磁波在介质分界面的反射与折射 菲涅耳公式 布儒斯特角 全反射 垂直入射
3.电磁波在导波结构中传播
导波的分类 矩形波导 传输线理论
4.电磁波传播的边界条件
电磁波的辐射
1、达朗贝尔方程 库伦规范 洛伦兹规范
2.电偶极场和电偶极辐射 近区电磁场 远区电磁场
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