第二章-電磁場的基本物理量與定律

1、哈爾濱工程大學信息與通信工程學院電子科學技術研究所本章內容安排本章內容安排2.12.1 電場基本規(guī)律電場基本規(guī)律2.22.2 磁場磁場基本定律基本定律2.1 電場基本規(guī)律電場基本規(guī)律2.1.1 電荷與電荷分布電荷與電荷分布分布電荷分布電荷：（1）體電荷）體電荷從工程和宏觀電磁學的觀點看，大量的帶電粒子密集從工程和宏觀電磁學的觀點看，大量的帶電粒子密集地出現(xiàn)在某空間體積內，可以假定電荷以連續(xù)分布的地出現(xiàn)在某空間體積內，可以假定電荷以連續(xù)分布的形式充滿該體積，即以電荷連續(xù)分布的概念來代替其形式充滿該體積，即以電荷連續(xù)分布的概念來代替其分離特性。分離特性。體積電荷密度體積電荷密度定義為定義為 30l

2、im(C/ m )VVqV2.1.2庫侖定律與電場強度庫侖定律與電場強度庫侖定律內容庫侖定律內容：真空中兩個靜止點電荷之間作用力的：真空中兩個靜止點電荷之間作用力的大小與它們電量的乘積成正比，而與其距離的平方成大小與它們電量的乘積成正比，而與其距離的平方成反比，力的方向沿著它們間的連線。反比，力的方向沿著它們間的連線。庫侖定律表達式庫侖定律表達式： 0121212320044q qq qRRFRR庫侖定律庫侖定律電場強度電場強度：單位試驗正電荷在電場中某點處所受到的：單位試驗正電荷在電場中某點處所受到的作用力，即為該點的電場強度作用力，即為該點的電場強度或者，根據或者，根據庫侖定律庫侖定律，則

3、點電荷，則點電荷q在其周圍空間任意在其周圍空間任意一點處產生的一點處產生的電場強度電場強度為為 00limqqFE =0003200044qqqqqRRFERR2.1.3 電位電位為了簡化電場強度作為矢量而帶來的復雜計算，定義為了簡化電場強度作為矢量而帶來的復雜計算，定義一個一個標量函數標量函數電位電位來描述靜電場。來描述靜電場。代表靜電場內單位正電荷由代表靜電場內單位正電荷由P點移動到點移動到Q點外力所做點外力所做的功，它稱為點的功，它稱為點Q與與P之間的之間的電位差電位差或者或者電壓電壓，表示，表示為為 dQPWq EldQQPP El2.1.4靜電場高斯定理以及電位移矢量靜電場高斯定理以

4、及電位移矢量靜電場高斯定理靜電場高斯定理：（1 1）積分形式）積分形式（2 2）微分形式）微分形式靜電場環(huán)路定理靜電場環(huán)路定理 0dSQES0E（1 1）積分形式）積分形式（2 2）微分形式）微分形式d0cEl0E2.22.2 磁場基本定律磁場基本定律2.2.1 2.2.1 電流與電流密度電流與電流密度電流電流：導體內的自由電子在電場的作用下，沿著與電：導體內的自由電子在電場的作用下，沿著與電場方向相反的方向作定向運動，這樣就形成了電流。場方向相反的方向作定向運動，這樣就形成了電流。（1 1）傳導電流）傳導電流導體導體中的自由電子或者中的自由電子或者半導體中半導體中的自由電荷作定向運的自由電荷

5、作定向運動所形成的電流。動所形成的電流。（2 2）運流電流）運流電流真空真空或者或者氣體氣體中帶電粒子運動所形成的電流。中帶電粒子運動所形成的電流。 電流密度矢量電流密度矢量：描述電荷在空間各點處流動的狀態(tài)。：描述電荷在空間各點處流動的狀態(tài)。（1 1）體電流密度矢量）體電流密度矢量 0dlimdSIIJSS =體電流密度體電流密度（2 2）面電流密度矢量）面電流密度矢量 0dlimdSlIIll Jnn面電流密度面電流密度2.2.2 2.2.2 歐姆定律歐姆定律歐姆定律內容歐姆定律內容：對于線性各向同性的導體，任意一點：對于線性各向同性的導體，任意一點的電流密度與該點的電場強度成正比，且比例因

6、為為的電流密度與該點的電場強度成正比，且比例因為為該導體的電導率。該導體的電導率。歐姆定律表達式歐姆定律表達式：（1 1）微分形式）微分形式（2 2）積分形式）積分形式 JEUIR2.2.4電流連續(xù)性方程電流連續(xù)性方程基礎基礎：電荷守恒定律：電荷守恒定律（1）電流連續(xù)性方程的積分形式）電流連續(xù)性方程的積分形式 ddSVVt JS（2）電流連續(xù)性方程的微分形式）電流連續(xù)性方程的微分形式2.2.5安培力定律與磁感應強度安培力定律與磁感應強度安培定律內容安培定律內容：關于電流之間的作用力。：關于電流之間的作用力。安培定律表達式安培定律表達式： t J212100221122111232d( d)d( d)44RCCCCIIIIRR llRlleF 安培定律安培定律2.2.62.2.6恒定磁場基本方程恒定磁場基本方程- -磁通連續(xù)性定理與安培環(huán)磁通連續(xù)性定理與安培環(huán)路定律路定律磁通連續(xù)性定理磁通連續(xù)性定理（1）積分形式）積分形式磁場高斯定律的積分