电磁场二静电场和恒定电场.pptVIP

载流导体内每一点都有一个电流密度，构成一个矢量场，称这一矢量场为电流场。电流场的矢量线叫做电流线。 通过面积 S 的电流等于电流密度在 S 上的通量 体电流密度 与流过任意面积S的电流强度 I 的关系： 2、（ 面）电流密度 Surface Electronic current density 设垂直通过ΔL 的电流为ΔI，则该点处的电流密度 为 当电荷只在一个薄层内流动时，形成的电流为面电流。 面电流密度 或者： 电流在曲面S上流动，在垂直于电流方向取一线元 ，若通过线元的电流为 ，则定义 1） 的方向为电流方向（即正电荷运动方向） 讨论： 2）若表面上电荷密度为 ，且电荷沿某方向以速度 运动，则可推得此时面电流密度为： 注意：体电流与面电流是两个独立概念，并非有体电流就有面电流。 3、线电流与电流元 电荷只在一条线上运动时，形成的电流即为线电流。 电流元 ：长度为无限小的线电流元。 二、 恒定电场的基本方程1——电流连续性方程 在电流场中有一闭合曲面S，由电荷守恒定律 电流连续性方程 立体角 因为电力线不会中断（连续性），所以 通过闭合曲面 和 的电力线数目是相等的。 由于电力线的连续性可知， 穿入与穿出任一闭合曲面 的电通量应该相等。所以 当闭合曲面无电荷时，电 通量为零。 （3） 证明不包围点电荷的任一闭合曲面 的 电通量恒等于零。 （4）证明：多个点电荷的电通量等于它们单独存在时的 电通量的代数和。 利用场强叠加原理可证。 说明 ? 高斯定律中的场强 是由全部电荷产生的。 ? 通过闭合曲面的电通量只决定于它所包含的 电荷，闭合曲面外的电荷对电通量无贡献。 ?高斯定律表示的是电场与场源电荷关系的 客观规律。 三、利用高斯定律求静电场的分布 中的 能以标量 当场源电荷分布具有某种对称性时， 应用高斯定律，选取适当的高斯面， 使面积分 形式提出来，即可求出场强。 均匀带电球壳 均匀带电细棒 S 均匀带电无限大平板 例一、均匀带电的球壳内外的场强分布。 设球壳半径为 R，所带总电量为 Q。 解：场源的对称性决定着场强分布的对称性。 它具有与场源同心的球对称性。固选同心球面为高斯面。 场强的方向沿着径向，且在球面上的场强处处相等。 QK_1 高斯面 高斯面 均匀带电球壳 当 高斯面内电荷为 0 当 高斯面内电荷为Q，所以 结果表明： QK_1 均匀带电球壳外的场强 分布 正象球面上的电荷 都集中在球心时所形成 的点电荷在该区的场强 分布一样。在球面内的 场强均为零。 例二、均匀带电的球体内外的场强分布。 设球体半径为R，所带总带电为Q 解：它具有与场源同心的球对称性。 固选取同心的球面为高斯面。 空间任意存在正电荷密度的点都发出电通量线，若电荷密度为负值，电通量线指向电荷所在的点 电荷是静电场的发散源 四、高斯定律的微分形式 2.2.3 电场强度的环量 设电大强度为E，l为场中任意闭合路径，电场强度沿闭合路径的积分称为电场强度的环量。根据斯托克斯定理有 静电场是无旋场或保守场 电介质：绝缘体，无自由电荷。 根据物质的分子结构，将电介质分成无极分子和有极分子两大类 1. 有极分子和无极分子电介质 有极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合。 负电荷中心 正电荷中心 + + H + H O § 2.3 电介质及其极化 由于分子的热运动，不同电偶极子的偶极矩的方向是不规则的，因此就宏观来说，它们所有分子的等效电偶极矩的矢量和为零，因而对外不呈现电性。 有极分子正负电荷的中心不相重合而形成 一个电偶极子 在外加电场力的作用下，无极分子正、负电荷的作用中心不再重合，有极分子的电矩发生转向，这时它们的等效电偶极矩的矢量和不再为零, 如图（b)所示。这种情况称为电介质的极化(Polarized)。 2. 电介质的极化 （1）无极分子的位移极化 （2）有极分子的取向极化 无极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心重合。 束缚电荷 理想的电介质（Ideal Dielectric）内部没有自由电子，它的所有带电粒子受很强的内部约束力束缚着，因此称为束缚电荷(Bound Charge)。 束缚电荷产生的场 极化后介质中的合成电场小于外加电场 极化前不呈现电性 束缚面电荷 3. 电极化强度矢量 （1） 电极化强度矢量 单位体积内分子电矩的矢量和。 （2） 空间任一点总电场 总电场 外电场 束缚电荷电场 （3）电极化强度与总电场的关系 极化率 （4）极化率与相对介电常数的关系 4、极化介质所产生的位 极化介质内取一微小体积元dV′，