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1、第二章电磁场的基本物理第二章电磁场的基本物理量与定律量与定律姜宇哈尔滨工程大学信息与通信工程学院电子科学技术研究所本章内容安排本章内容安排2.12.1 电场基本规律电场基本规律2.22.2 磁场基本定律磁场基本定律第二章第二章 电磁场的基本电磁场的基本物理量与定律物理量与定律2.1 电场基本规律电场基本规律 电荷与电荷分布电荷与电荷分布分布电荷分布电荷：（1）体电荷）体电荷从从工工程程和和宏宏观观电电磁磁学学的的观观点点看看，大大量量的的带带电电粒粒子子密密集集地地出出现现在在某某空空间间体体积积内内，可可以以假假定定电电荷荷以以连连续续分分布布的的形形式式充充满满该该体体积积，即即以以电电荷
2、荷连连续续分分布布的的概概念念来代替其分离特性。来代替其分离特性。体积电荷密度体积电荷密度定义为定义为 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律库仑定律与电场强度库仑定律与电场强度库库仑仑定定律律内内容容：真真空空中中两两个个静静止止点点电电荷荷之之间间作作用用力力的的大大小小与与它它们们电电量量的的乘乘积积成成正正比比，而而与与其其距距离离的的平平方成反比，力的方向沿着它们间的连线。方成反比，力的方向沿着它们间的连线。库仑定律表达式库仑定律表达式：第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律库仑定律库仑定律电电场场强强度度：单单位位试试验验正正电电荷荷在在
3、电电场场中中某某点点处处所所受受到到的的作用力，即为该点的电场强度作用力，即为该点的电场强度或或者者，根根据据库库仑仑定定律律，则则点点电电荷荷q在在其其周周围围空空间间任任意意一点处产生的一点处产生的电场强度电场强度为为 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律2.1.3 电位电位为为了了简简化化电电场场强强度度作作为为矢矢量量而而带带来来的的复复杂杂计计算算，定定义义一个一个标量函数标量函数电位电位来描述静电场。来描述静电场。代代表表静静电电场场内内单单位位正正电电荷荷由由P点点移移动动到到Q点点外外力力所所做做的的功功，它它称称为为点点Q与与P之之间间的的电电位位差差
4、或或者者电电压压，表表示为示为 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律静电场高斯定理以及电位移矢量静电场高斯定理以及电位移矢量静电场高斯定理静电场高斯定理：（1 1）积分形式）积分形式（2 2）微分形式）微分形式静电场环路定理静电场环路定理 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律（1 1）积积分形式分形式（2 2）微分形式）微分形式2.22.2 磁场基本定律磁场基本定律2.2.1 2.2.1 电流与电流密度电流与电流密度电电流流：导导体体内内的的自自由由电电子子在在电电场场的的作作用用下下，沿沿着着与与电电场场方方向向相相反反的的方方向向作作定定向向
5、运运动动，这这样样就就形形成成了了电电流。流。（1 1）传导电流）传导电流导导体体中中的的自自由由电电子子或或者者半半导导体体中中的的自自由由电电荷荷作作定定向向运运动所形成的电流。动所形成的电流。（2 2）运流电流）运流电流真空真空或者或者气体气体中带电粒子运动所形成的电流。中带电粒子运动所形成的电流。第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律电流密度矢量电流密度矢量：描述电荷在空间各点处流动的状态。：描述电荷在空间各点处流动的状态。（1 1）体电流密度矢量）体电流密度矢量 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律体电流密度体电流密度（2 2）面电流密度
6、矢量）面电流密度矢量 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律面电流密度面电流密度2.2.2 2.2.2 欧姆定律欧姆定律欧欧姆姆定定律律内内容容：对对于于线线性性各各向向同同性性的的导导体体，任任意意一一点点的的电电流流密密度度与与该该点点的的电电场场强强度度成成正正比比，且且比比例例因因为为该导体的电导率。为为该导体的电导率。欧姆定律表达式欧姆定律表达式：（1 1）微分形式）微分形式（2 2）积分形式）积分形式 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律电流连续性方程电流连续性方程基础基础：电荷守恒定律：电荷守恒定律（1）电流连续性方程的积分形式）电流
7、连续性方程的积分形式 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律（2）电流连续性方程的微分形式）电流连续性方程的微分形式安培力定律与磁感应强度安培力定律与磁感应强度安培定律内容安培定律内容：关于电流之间的作用力。：关于电流之间的作用力。安培定律表达式安培定律表达式：第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律安培定律安培定律恒恒定定磁磁场场基基本本方方程程-磁磁通通连连续续性性定定理理与与安安培培环环路路定定律律磁通连续性定理磁通连续性定理（1）积分形式）积分形式磁场高斯定律的积分形式磁场高斯定律的积分形式（2）微分形式）微分形式磁场高斯定律的微分形式磁场高斯定律的微分形式 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律安培环路定律安培环路定律（1）积分形式）积分形式（2）微分形式）微分形式 第二章电磁场的基本物第二章电磁场的基本物理量与定律理量与定律