电磁现象的普遍规律课件.pptxVIP

電磁現象的普遍規律;§1.1電荷和電場;電場強度的方向沿檢驗電荷（帶正電的點電荷）受力的方向，大小與檢驗電荷無關。靜電場的電場強度僅是空間的點函數，靜電場是一個向量場。;2．場的疊加原理;4．連續分佈電荷激發的電場強度;若已知，原則上可求出。若不能積分，可近似求解或數值積分。但是在許多實際情況，不總是已知的。例如，空間存在導體或介質時，導體上會出現感應電荷分佈，介質中會出現束縛電荷分佈，這些電荷分佈一般是不知道或不可測的，它們產生一個附加場，總場為。因此要確定空間電場，在許多情況下不能用上式，而需用其他方法。;三、高斯定理與靜電場的散度;三、高斯定理與靜電場的散度;三、高斯定理與靜電場的散度;三、高斯定理與靜電場的散度;2.靜電場的散度;三、靜電場的環路定理與旋度;1.環路定理;四、靜電場的基本方程;[例]：電荷Q均勻分佈於半徑為a的球體內，求各點場強的散度和旋度。

[解]：它的場強由高斯定理可求出，;§1.2電流和磁場;方向：沿電流的方向;電流強度和電流密度之間的關係：;3、電荷守恆定律;3、電荷守恆定律;3、電荷守恆定律;磁場：通電導線間有相互作用力。與靜電場類比假定導線周圍存在著場，該場與永久磁鐵產生的磁場性質類似，因此稱為磁場。磁場也是物質存在的形式，用磁感應強度來描述。;;電流分佈在空間體積內;三、安培環路定理和磁場的旋度方程;它反應了電流與磁感應強度在某區域內的關係，對於某些具有較高對稱性的問題可利用該定理求解磁感應強度。;1、磁場的通量;2、磁場的散度方程;是否有和電荷一樣的磁荷（磁單極子）呢？;通過種種方式尋找磁單極粒子包括使用粒子加速器人工製造磁單極子均無收穫。

1975年，美國的科學家利用高空氣球來探測地球大氣層外的宇宙輻射時偶爾發現了一條軌跡，當時科學家們分析認為這條軌跡便是磁單極粒子所留下的軌跡。1982年2月14日，在美國斯坦福大學物理系做研究的布拉斯·卡佈雷拉宣稱他利用超導線圈發現了磁單極粒子，然而事後他在重複他先前的實驗時卻未得到先前探測到的磁單極粒子??最終未能證實磁單極粒子的存在。內森·塞伯格（NathanSeiberg）和愛德華·威滕（EdwardWitten）兩位美國物理學家於1994年首次證明出磁單極粒子存在的理論上的可能性。;例題：電流I均勻分佈於半徑為a的無限長直導線內，求空間各點磁感應強度，及其散度和旋度。;柱座標下寫成向量形式為;1831年法拉第發現：當磁場變化時，附近的閉合回路中將出現感應電流。由此他總結了這一現象服從的規律。;物理機制:動生可以認為電荷受到磁場的洛倫茲力，因此產生電動勢；感生情況回路不動，應該是受到電場力的作用。因為無外電動勢，該電場不是由靜止電荷產生，因此稱為感生電場（對電荷有作用力是電場的本質，因此它與靜電場在這一點上無本質差別）;二、總電場的旋度和散度方程;感生電場的散度方程;三、位移電流假設;三、位移電流假設;四、總磁場的旋度和散度方程;五、真空中的電磁場基本方程——麥克斯韋方程組;如果存在磁荷,麥克斯韋方組的積分形式應該表述為:;對麥克斯韋方程組的分析與討論;;六、洛倫茲力公式;§1.4介質的電磁性質;§1.4介質的電磁性質;介質的極化和磁化;介質的磁化：介質中分子或原子內的電子運動形成分子電流，微觀上形成不規則分佈的磁偶極矩。在外磁場力作用下，磁偶極矩定向排列，形成宏觀上的磁偶極矩。;二、介質存在時電場的散度和旋度方程;2、極化電荷密度;2、極化電荷密度;2、極化電荷密度;2、極化電荷密度;（1）線性均勻介質中，極化遷出的電荷與遷入的電荷相等，不出現極化電荷分佈。

（2）不均勻介質內或由多種不同結構物質混合而成的介質內，可出現極化電荷。

（3）在兩種不同均勻介質交界面上的一個很薄的層內，由於兩種介質的極化強度不同，存在極化面電荷分佈。;3、電位移向量;電位移向量僅起輔助作用，並不代表場量。通過引入該向量消去了束縛電荷。上式中場強的源是總電荷分佈，是電場的基本物理量。具體應用中電位移向量與電場強度的關係由實驗或計算來確定。;三、介質存在時磁場的散度和旋度方程;3、磁化電流密度;4、極化電流密度;;四、介質中的麥克斯韋方程;五、介質中的電磁性質方程;1、實際電磁場問題都是在一定的空間和時間範圍內發生的，它有起始狀態（靜態電磁場例外）和邊界狀態。即使是無界空間中的電磁場問題，該無界空間也可能是由多種不同介質組成的，不同介質的交界面和無窮遠介面上電磁場構成了邊界條件。;一、電磁場量的法線方向分量的邊值關係;都不連續;2、、的法向分