宏觀電磁場(chǎng)的基本規(guī)律演示文稿

宏觀電磁場(chǎng)的基本規(guī)律演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)優(yōu)選宏觀電磁場(chǎng)的基本規(guī)律ppt當(dāng)前第2頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.1電荷與電流1電荷守恒定律宏觀實(shí)驗(yàn)表明：一個(gè)孤立系統(tǒng)的電荷總量是保持不變的，即在任何時(shí)刻，系統(tǒng)中的正電荷與負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。稱(chēng)之為電荷守恒定律。電荷守恒定律表明，如果孤立系統(tǒng)中某處在一個(gè)物理過(guò)程中產(chǎn)生（或消滅）了某種符號(hào)的電荷，那么必有相等量的異號(hào)電荷伴隨產(chǎn)生（或消滅）；如果孤立系統(tǒng)中總的電荷量增加（或減?。赜械攘康碾姾蛇M(jìn)入（或離開(kāi)）該孤立系統(tǒng)。當(dāng)前第3頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)界面進(jìn)入V內(nèi)部的電荷量為：該電荷量等于V內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)的電荷增加量，即：

VsnJ§2.1電荷與電流孤立系統(tǒng)當(dāng)前第4頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)

1Coulomb定律

真空中任意兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷q1和q2之間作用力的大小與兩電荷的電荷量成正比，與兩電荷距離的平方成反比；方向沿q1和

q2連線方向，同性電荷相互排斥，異性電荷相互吸引。當(dāng)前第5頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)還證明，真空中多個(gè)點(diǎn)電荷構(gòu)成的電荷體系，兩兩間的作用力，不受其它電荷存在與否的影響。多個(gè)電荷體系中某個(gè)電荷受到的作用力是其余電荷與該電荷單獨(dú)存在時(shí)作用力之矢量代數(shù)和，滿足線性疊加原理?！?.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)qi當(dāng)前第6頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2電場(chǎng)強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)證明，任何電荷在其所在空間激發(fā)出對(duì)置于其中的電荷有力作用的物理量，稱(chēng)為電場(chǎng)。由靜止電荷激發(fā)的電場(chǎng)稱(chēng)為靜電場(chǎng)。人們正是通過(guò)對(duì)電磁中電荷受力的特性認(rèn)識(shí)和研究電場(chǎng)的。電荷之間的作用力是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳遞的。因此電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力可以用于定義電場(chǎng)。§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)當(dāng)前第7頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度定義為置于該點(diǎn)的單位點(diǎn)電荷（又稱(chēng)試驗(yàn)電荷）受到的作用力：根據(jù)上述定義很容易得到真空中靜止點(diǎn)電荷q激發(fā)的電場(chǎng)為：§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)當(dāng)前第8頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)如果電荷是連續(xù)分布，密度為。它在空間任意一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)為：§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)小體積元中的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)當(dāng)前第9頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)3靜電場(chǎng)的性質(zhì)性質(zhì)1靜電場(chǎng)是有散矢量場(chǎng)，

電荷是靜電場(chǎng)的通量源。利用Gauss定理得到

稱(chēng)為靜電場(chǎng)的Gauss定律。靜電場(chǎng)的Gauss定律表明靜電場(chǎng)的力線發(fā)源于正電荷，終止于負(fù)電荷。在沒(méi)有電荷的空間中，靜電場(chǎng)的力線是連續(xù)的?！?.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)當(dāng)前第10頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)當(dāng)前第11頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)性質(zhì)2靜電場(chǎng)是無(wú)旋場(chǎng)§2.2Coulomb定律與靜電場(chǎng)由于標(biāo)量場(chǎng)的梯度是無(wú)旋場(chǎng)，所以靜電場(chǎng)又可以表示為某個(gè)標(biāo)量場(chǎng)的梯度。，

當(dāng)前第12頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)1Ampere定律

Ampere對(duì)電流的磁效應(yīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，在1821～1825年之間，設(shè)計(jì)并完成了四個(gè)關(guān)于電流相互作用的精巧實(shí)驗(yàn)，得到了電流相互作用力公式,稱(chēng)為Ampere定律。

§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

當(dāng)前第13頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

I0dl實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，電流體對(duì)于置其中的電流元有力的作用，電流元受到的作用力是電流體中所有電流與電流元作用的疊加。I0dlI0dlI0dl當(dāng)前第14頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2Biot—Savart

定律與磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)證明，任一恒定電流元Idl在其周?chē)臻g激發(fā)出對(duì)另一恒定電流元（或磁鐵）具有力作用的物理量，稱(chēng)為磁場(chǎng)。恒定電流元之間的相互作用力是通過(guò)磁場(chǎng)傳遞的，對(duì)恒定電流有力的作用是磁場(chǎng)的基本特性§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

當(dāng)前第15頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)區(qū)域V上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值為檢驗(yàn)電流元受到作用力最大值與檢驗(yàn)電流元比值的極限磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直電流元與電流元受力方向所構(gòu)成的平面，三者滿足右手螺旋法則?！?.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

dFI0dlB當(dāng)前第16頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

3磁矢位

如果記

磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量可表示為：稱(chēng)為磁矢位。當(dāng)前第17頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)4磁場(chǎng)的基本性質(zhì)

（1)恒定電流的磁場(chǎng)是無(wú)散場(chǎng)，即：所以這說(shuō)明磁場(chǎng)力線是閉合的，沒(méi)有起點(diǎn)也沒(méi)有終點(diǎn)。§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

當(dāng)前第18頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)（2)恒定電流的磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)，電流是磁場(chǎng)的渦旋源。

§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

當(dāng)前第19頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)帶電粒子的作用力電荷運(yùn)動(dòng)形成電流，磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力實(shí)際上是對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。從而得到稱(chēng)為稱(chēng)為L(zhǎng)orentz力。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)帶電粒子的作用力與粒子運(yùn)動(dòng)的方向垂直，這說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子不做功，它只改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，而不改變粒子運(yùn)動(dòng)速度的大小。§2.3Ampere定律與恒定電流的磁場(chǎng)

當(dāng)前第20頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)§2.4真空中的Maxwell方程組1Faraday電磁感應(yīng)定律

Faraday從1820年開(kāi)始探索磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的可能性，經(jīng)過(guò)11年的努力，終于在1831

年實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)線中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，感應(yīng)電流的方向總是以自己產(chǎn)生的磁通量對(duì)抗原來(lái)磁通量的改變。當(dāng)前第21頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)還證明，只要閉合曲線內(nèi)磁通量發(fā)生變化，感應(yīng)的電場(chǎng)不僅存在于導(dǎo)體回路上，也同樣存在于非導(dǎo)體回路上，并滿足如下定量關(guān)系式：曲面磁通量改變率

回路電動(dòng)勢(shì)§2.4真空中的Maxwell方程組當(dāng)前第22頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Faraday電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律表明：變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，該電場(chǎng)與靜電場(chǎng)都對(duì)電荷有力的作用，所不同的是感應(yīng)電場(chǎng)沿閉合回路的積分不為零，具有渦旋場(chǎng)的性質(zhì)，變化的磁場(chǎng)是其旋渦源。因此靜態(tài)場(chǎng)方程必須加以修正，才能正確描述更為一般的電磁現(xiàn)象?！?.4真空中的Maxwell方程組當(dāng)前第23頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)位移電流概念將Biot—Savart定律應(yīng)用到如圖所表示的環(huán)路L，同樣以L為邊界的兩個(gè)不同曲面S1和

S2，其旋渦源的通量有兩個(gè)不同的結(jié)果：§2.4真空中的Maxwell方程組存在變化電場(chǎng)當(dāng)前第24頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Maxwell認(rèn)為，在時(shí)變電磁場(chǎng)問(wèn)題中，電荷密度一般是時(shí)間的函數(shù)，它對(duì)于時(shí)間的微分不一定為零，即：

而另一方面，出現(xiàn)了相互矛盾的結(jié)果?！?.4真空中的Maxwell方程組(電荷守恒定律）相互矛盾的結(jié)果當(dāng)前第25頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)在Maxwell所處的時(shí)代，磁力線的閉合特性被實(shí)驗(yàn)所證明，因此他認(rèn)為是正確的。如果要使§2.4真空中的Maxwell方程組與一致，必須對(duì)電流J進(jìn)行改造和推廣。當(dāng)前第26頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Maxwell認(rèn)為電流由兩個(gè)部分組成，其中一部分為傳導(dǎo)電流，另一部分被他稱(chēng)之為位移電流，即：為了獲得位移電流表達(dá)式，Maxwell認(rèn)為靜電場(chǎng)的Gauss定律和電荷守恒定律是實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，應(yīng)予以保留。利用這兩個(gè)定律，他對(duì)電流的形式進(jìn)行了如下的推廣：

§2.4真空中的Maxwell方程組當(dāng)前第27頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)推廣的位移電流表達(dá)式有多種可能的選擇。Maxwell選定這一表達(dá)式首先是Faraday電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律證明了變化的磁場(chǎng)能夠激發(fā)電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)能夠激發(fā)磁場(chǎng)，是人們把電磁場(chǎng)作為一個(gè)相互聯(lián)系物理現(xiàn)象的合理假設(shè)。此外這一假設(shè)形式最簡(jiǎn)單，解決了恒定情況下Biot-Savart定律在非恒定情況下的矛盾。同時(shí)又保證了電荷守恒定律和Gauss定律的成立。當(dāng)然其正確性仍然依賴(lài)于試驗(yàn)的驗(yàn)證?！?.4真空中的Maxwell方程組當(dāng)前第28頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)3真空中的Maxwell方程組

電場(chǎng)的Gauss定律：

Maxwell認(rèn)為電場(chǎng)Gauss定律對(duì)時(shí)變電磁場(chǎng)也應(yīng)成立。直接推廣到一般情形，即：磁場(chǎng)Gauss定律：

Maxwell認(rèn)為恒定電流磁場(chǎng)的Gauss定律可以直接推廣到一般情形，即：

當(dāng)前第29頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)Faraday電磁感應(yīng)定律：

Maxwell認(rèn)為變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)，不僅存在于導(dǎo)體構(gòu)成的環(huán)路，也存在于任何物質(zhì)空間的任意點(diǎn)。他對(duì)Faraday電磁感應(yīng)定律的內(nèi)涵進(jìn)行了推廣，但保留數(shù)學(xué)表達(dá)式，即：廣義Biot-Savart定律：

Maxwell引入位移電流，對(duì)恒定電流情況下的Biot-

Savart定律進(jìn)行了修正，即：

當(dāng)前第30頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)上述四組方程稱(chēng)為真空中的Maxwell方程組，它描述了真空中宏觀電磁場(chǎng)與源、電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相互作用和聯(lián)系的規(guī)律。上述四個(gè)方程并非都是獨(dú)立的，只有兩個(gè)是獨(dú)立的。

當(dāng)前第31頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

Maxwell建立了宏觀電磁場(chǎng)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，奠定了無(wú)線電技術(shù)理論基礎(chǔ)。在時(shí)變電磁場(chǎng)中，變化的磁場(chǎng)激發(fā)旋渦電場(chǎng)；而變化的電場(chǎng)同樣可以激發(fā)渦旋磁場(chǎng)。電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間的相互激發(fā)可以脫離電荷和電流而發(fā)生。電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相互聯(lián)系，相互激發(fā)，時(shí)間上周而復(fù)始，空間上交鏈重復(fù)，這一過(guò)程預(yù)示著波動(dòng)是電磁場(chǎng)的基本運(yùn)動(dòng)形態(tài)。他的這一預(yù)言在Maxwell去世后（1879年）不到10

年的時(shí)間內(nèi)，由德國(guó)科學(xué)家Hertz通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。從而證明了Maxwell的假設(shè)和推廣的正確性。電磁波當(dāng)前第32頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)1介質(zhì)的基本概念介質(zhì)是物質(zhì)的一種統(tǒng)稱(chēng)，物質(zhì)由原子或原子團(tuán)、分子或分子團(tuán)組成，而原子或分子內(nèi)部有帶正電的原子核電的原子核和帶負(fù)電的電子。一方面，介質(zhì)內(nèi)部大量帶電粒子的不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，在微觀尺度上產(chǎn)生變化電磁場(chǎng)，這些隨機(jī)的電磁場(chǎng)宏觀上相互抵消，介質(zhì)呈中性。另一方面，當(dāng)介質(zhì)在外部宏觀電磁場(chǎng)作用之下，介質(zhì)中帶電粒子產(chǎn)生宏觀的規(guī)則運(yùn)動(dòng)或排列，形成宏觀上的電荷堆集或定向運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生宏觀上附加的電磁場(chǎng)?！?.5介質(zhì)中的Maxwell方程當(dāng)前第33頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)在外場(chǎng)中，介質(zhì)中帶電粒子產(chǎn)生位移或附加的運(yùn)動(dòng)，宏觀上主要表現(xiàn)出如下三種形態(tài)：①介質(zhì)的極化(Polarization)

介質(zhì)中分子和原子的正負(fù)電荷在外加電場(chǎng)力的作用下發(fā)生小的位移，形成定向排列的電偶極矩；或原子、分子固有電偶極矩不規(guī)則的分布，在外場(chǎng)作用下形成規(guī)則排列§2.5介質(zhì)中的Maxwell方程當(dāng)前第34頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)當(dāng)前第35頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)②介質(zhì)的磁化(Magnetization)

介質(zhì)中分子或原子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)形成分子電流，微觀上形成不規(guī)則分布的磁偶極矩。在外磁場(chǎng)力作用下，磁偶極矩定向排列，形成宏觀上的磁偶極矩沒(méi)有外加磁場(chǎng)當(dāng)前第36頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)③傳導(dǎo)電流(Conductioncurrent)

介質(zhì)中可自由移動(dòng)的帶電粒子，在外場(chǎng)力作用下，導(dǎo)致帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)，形成電流§2.5介質(zhì)中的Maxwell方程當(dāng)前第37頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2極化強(qiáng)度概念極化強(qiáng)度矢量P，定義為單位體積中分子或原子團(tuán)的電偶極矩的疊加

§2.5介質(zhì)中的Maxwell方程pi=pP=n

p當(dāng)前第38頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

分子或者原子團(tuán)的電偶極矩的大小和方向與外加電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向有關(guān)，所以極化強(qiáng)度P是外加電場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)，其關(guān)系一般比較復(fù)雜。但對(duì)于線性均勻介質(zhì)，P與外加電場(chǎng)成正比。另一方面，空間不同點(diǎn)處分子或者原子團(tuán)構(gòu)成不同，極化強(qiáng)度也不同，P

還可能是空間的函數(shù)。如果外加電磁場(chǎng)是時(shí)變的，極化強(qiáng)度P還可能是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)前第39頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)由于極化，分子或原子的正負(fù)電荷發(fā)生位移，體積元內(nèi)一部分電荷因極化而遷移到的外部，同時(shí)外部也有電荷遷移到體積元內(nèi)部。因此體積元內(nèi)部有可能出現(xiàn)凈余的電荷。

當(dāng)前第40頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)（2）不均勻介質(zhì)或由多種不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)混合而成的介質(zhì)，可出現(xiàn)極化電荷。（1）線性均勻介質(zhì)中，極化遷出的電荷與遷入的電荷相等，不出現(xiàn)極化電荷分布。（3）在兩種不同均勻介質(zhì)交界面上的一個(gè)很薄的層內(nèi)，由于兩種物質(zhì)的極化強(qiáng)度不同，存在極化面電荷分布。當(dāng)前第41頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)對(duì)交界面上的一個(gè)薄層，取如圖所示扁圓盒，考慮扁圓盒的厚度很小，求得極化面電荷密度為：§2.5介質(zhì)中的Maxwell方程當(dāng)前第42頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

如果外加電磁場(chǎng)是隨時(shí)間變化的，極化強(qiáng)度矢量

P和極化電荷也隨時(shí)間變化，并在一定的范圍內(nèi)發(fā)生運(yùn)動(dòng)（其物理實(shí)質(zhì)是正負(fù)電荷位移的距離量隨時(shí)間變化），從而形成極化電流，它們同樣滿足電荷守恒定律。應(yīng)用電荷守恒定律，得到極化電流的表達(dá)式為：

極化電流與傳導(dǎo)電流的區(qū)別在于：前者是由帶電粒子在微小區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，后者可在宏觀區(qū)域上運(yùn)動(dòng)當(dāng)前第43頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)3電位移矢量、介質(zhì)中的Gauss定律無(wú)論是自由電荷，還是極化電荷，它們都激發(fā)電場(chǎng)，服從同樣的Coulomb定律和Gauss定律。介質(zhì)的極化過(guò)程包括兩個(gè)方面：一方面外加電場(chǎng)的作用使介質(zhì)極化，產(chǎn)生極化電荷；另一方面，極化電荷反過(guò)來(lái)激發(fā)電場(chǎng)，兩者相互制約，并達(dá)到平衡狀態(tài)。因此介質(zhì)中的電場(chǎng)應(yīng)該是外加電場(chǎng)和極化電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的疊加。應(yīng)用Gauss定理得到：自由電荷和極化電荷共同激發(fā)的結(jié)果當(dāng)前第44頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)

由于束縛電荷密度是很難通過(guò)直接測(cè)量獲得，將束縛電荷體密度表達(dá)式代入上式，引入輔助的電位移矢量

電場(chǎng)的Gauss定律變?yōu)椋核硎救我忾]合曲面電位移矢量D的通量等于該曲面包含自由電荷的代數(shù)和當(dāng)前第45頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)介質(zhì)中的電場(chǎng)的最終求解必須知道電場(chǎng)E和電位移矢量D之間的關(guān)系（物質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系）。這種關(guān)系有兩種途徑可以獲得：

1)直接測(cè)量出P和E之間的關(guān)系

2)用理論方法計(jì)算P和E之間的關(guān)系對(duì)于線性均勻各向同性介質(zhì)，極化強(qiáng)度P和電場(chǎng)強(qiáng)度E有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系當(dāng)前第46頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)介質(zhì)有多種不同的分類(lèi)方法，如：均勻和非均勻介質(zhì)各向同性和各向異性介質(zhì)時(shí)變和時(shí)不變介質(zhì)線性和非線性介質(zhì)確定性和隨機(jī)介質(zhì)最簡(jiǎn)單的線性均勻各向同性介質(zhì)，分二種情況：線性均勻各向同性時(shí)不變介質(zhì)；線性均勻各向同性時(shí)變介質(zhì)（色散介質(zhì)）當(dāng)前第47頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)為了描述介質(zhì)在外加磁場(chǎng)作用下磁化程度，引入磁化強(qiáng)度M，定義為單位體積中的磁偶極矩的矢量和：5.磁化強(qiáng)度與磁化電流密度mi=mM=nm當(dāng)前第48頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)磁化的宏觀效應(yīng)，在與外加磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B垂直的橫截面上，存在數(shù)量巨大的分子電流環(huán)。如果這些分子電流大小相等，在相鄰電流環(huán)的交界線上因電流的方向相反，大小相等，不出現(xiàn)剩余的電流。如果這些分子電流大小不同，在相鄰環(huán)的交界線上盡管電流的方向相反，但大小不等，將出現(xiàn)剩余的電流，這種因磁化在介質(zhì)空間出現(xiàn)的電流為磁化電流。在選取橫截面的邊界線上，總存在磁化電流。

IM當(dāng)前第49頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)其中n為單位體積中分子電流的數(shù)量

當(dāng)前第50頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)在介質(zhì)交界面上的一個(gè)薄的層內(nèi)，存在面磁化電流分布當(dāng)前第51頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)介質(zhì)中的Biot-Savart定律、磁場(chǎng)強(qiáng)度

外加電磁場(chǎng)使介質(zhì)發(fā)生極化和磁化，極化和磁化導(dǎo)致磁化和極化電流。磁化和極化電流同樣也激發(fā)磁感應(yīng)強(qiáng)度，兩種相互作用達(dá)到平衡，介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)是所有電流源激勵(lì)的結(jié)果：分別是傳導(dǎo)、位移、極化和磁化電流當(dāng)前第52頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)引入輔助矢量H，稱(chēng)為磁場(chǎng)強(qiáng)度，定義如下：對(duì)于線性均勻各向同性介質(zhì)，磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)之間存在簡(jiǎn)單的線性關(guān)系：介質(zhì)中的廣義Biot-Savart定律為：當(dāng)前第53頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)7傳導(dǎo)電流存在可以自由移動(dòng)帶電粒子的介質(zhì)稱(chēng)為導(dǎo)電介質(zhì)。在外場(chǎng)作用下，導(dǎo)電介質(zhì)將形成定向移動(dòng)電流。導(dǎo)電介質(zhì)中原子核或晶格在空間形成固定點(diǎn)陣，核外自由電子除無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)外，外場(chǎng)作用力將使電子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的電子經(jīng)常與原子核或晶格點(diǎn)陣發(fā)生碰撞。碰撞過(guò)程使電子改變運(yùn)動(dòng)方向，并將部分能量轉(zhuǎn)嫁給原子核或晶格，轉(zhuǎn)變?yōu)闊嵝?yīng)，使外場(chǎng)作用下的電子定向運(yùn)動(dòng)速度與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，此即ohm定律，其表達(dá)式為：晶格帶電粒子當(dāng)前第54頁(yè)\共有60頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)8介質(zhì)中Maxwell方程組在介質(zhì)中，真空中的電場(chǎng)

Gauss定律推廣為介質(zhì)中的

Gauss定律；磁場(chǎng)Gauss定律和Faraday電磁感應(yīng)定律保持不