第6節(jié)能量和能流_第1頁
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文檔簡介

§6電磁場的能量和能流一、場和電荷系統(tǒng)的能量守恒與轉(zhuǎn)化的一般形式1描述電磁場能量的幾個物理量：1）電磁場的能量密度：定義：電磁場區(qū)域中，單位體積具有的電磁場能量稱為能量密度。2）電磁場的能流密度：定義：電磁場能流密度是矢量。大小：單位時間，通過單位橫截面的能量方向：電磁場內(nèi)任意一點(diǎn)能流密度的方向是該點(diǎn)能量傳輸?shù)姆较?。計算穿過任意面元的能量穿過任意封閉面積的能量：規(guī)定能量流入為正，流出為負(fù)。面元的外法線方向?yàn)檎?。流入能?能量守恒與轉(zhuǎn)化定律：表述：在一個封閉的電磁系統(tǒng)中，不論發(fā)生任何電磁過程，其總能量始終是守恒的另一表述：在封閉系統(tǒng)之內(nèi)，任選一個小區(qū)域，其外表面為，單位時間內(nèi)由界面流入內(nèi)的電磁能量，必然等于同時間內(nèi)場的能量密度增加和場對電荷電流系統(tǒng)做的功。反之，若單位時間從界面流出能量，必然使內(nèi)場的能量和系統(tǒng)能量減少。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律數(shù)學(xué)形式：單位時間從流出的電磁能量=電磁能量增加率+帶電粒子能量增加率數(shù)學(xué)形式：稱為守恒定律的積分式。利用高斯公式，變成微分式：二、電磁場的能量與能流：由麥?zhǔn)戏匠汤玫玫脚c電荷守恒定律比較：討論1）真空情況2）介質(zhì)情況（均勻，線性）：引入介質(zhì)后，能量包括三部分：場能極化能磁化能場能極化能磁化能3）一般情況：三、電磁能量的傳輸：以導(dǎo)線、電源、用電器回路為例說明。問題：1電鍵合上后，負(fù)載是靠電流傳輸能量的。2認(rèn)為電荷排著隊傳遞能量?；卮穑?電磁能量究竟是怎樣傳輸?shù)模?導(dǎo)線在電磁能量傳輸中的作用？討論方法——選取導(dǎo)線中的一小段，放大1）電容性帶電——電源接通后，在導(dǎo)線皮上存在的電荷穩(wěn)定分布。2）導(dǎo)線附近的場：由安培環(huán)路定理電場有兩部分其中其中沿能流不能進(jìn)入負(fù)載，為熱損耗。沿的能量進(jìn)入負(fù)載，成為傳輸能量。討論：1）良導(dǎo)體，損耗，傳輸能量2）用電器電阻很大，因?yàn)?，傳輸能量，損耗為：高為的柱體內(nèi)消耗的能量電阻的熱功率結(jié)論：電磁能量在穩(wěn)恒電路中依靠電磁場傳輸，傳輸方向從電源沿導(dǎo)線正、負(fù)極指向負(fù)載。導(dǎo)線的作用：1）荷載電容性電荷

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