第二章-電磁場的基本物理量與定律

1、哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院電子科學(xué)技術(shù)研究所本章內(nèi)容安排本章內(nèi)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(xué)的觀點看，大量的帶電粒子密集從工程和宏觀電磁學(xué)的觀點看，大量的帶電粒子密集地出現(xiàn)在某空間體積內(nèi)，可以假定電荷以連續(xù)分布的地出現(xiàn)在某空間體積內(nèi)，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(nèi)容庫侖定律內(nèi)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(jù)或者，根據(jù)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(chǎn)生的一點處產(chǎn)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(fù)雜計算，定義為了簡化電場強度作為矢量而帶來的復(fù)雜計算，定義一個一個標(biāo)量函數(shù)標(biāo)量函數(shù)電位電位來描述靜電場。來描述靜電場。代表靜電場內(nèi)單位正電荷由代表靜電場內(nèi)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(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場的作用下，沿著與電：導(dǎo)體內(nèi)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(dǎo)電流）傳導(dǎo)電流導(dǎo)體導(dǎo)體中的自由電子或者中的自由電子或者半導(dǎo)體中半導(dǎo)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(nèi)容歐姆定律內(nèi)容：對于線性各向同性的導(dǎo)體，任意一點：對于線性各向同性的導(dǎo)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(dǎo)體的電導(dǎo)率。該導(dǎo)體的電導(dǎo)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(chǔ)基礎(chǔ)：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(yīng)強度安培力定律與磁感應(yīng)強度安培定律內(nèi)容安培定律內(nèi)容：關(guān)于電流之間的作用力。：關(guān)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