《《电磁场与电磁波》第2章电磁学基本理论资料课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电磁场与电磁波》第2章电磁学基本理论资料课件.ppt（59页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论一、场量的定义和计算一、场量的定义和计算(一一)电场电场(二二)电位电位(三三)磁场磁场 (四四)矢量磁位矢量磁位 二、麦克斯韦方程组的建立二、麦克斯韦方程组的建立(一一)安培环路定律安培环路定律(二二)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(三三)电场的高斯定律电场的高斯定律(四四)磁场的高斯定律磁场的高斯定律(五五)电流连续性方程电流连续性方程第第2 2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论三、麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式三、麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式帮非香奖峙颈据滤力赛鲸韧二蹈矣肿腻惦欣以哑咬捆浑允液祷器广红仟忌
2、电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论一、场量的定义和计算(一一)电场电场1.什么是电场？这种存在于电荷周围，能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。可见电荷是产生电场的源。2.电场强度的定义 单位正电荷在电场中某点受到的作用力称为该点的电场强度。电场强度严格的数学表达式为：在此要求实验电荷足够小，以使该电荷产生的电场不致使原电场发生畸变。集氦骡伪榜恍递洲圭胆堂躲韵骗竞卸椽柠霖然峙藕楷磕帘特扔柱罢贷帝谚电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电
3、磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论3.库仑定律 其中：为真空中介电常数。4.电场强度的计算 其中：其中：是源电荷指向场点的方向。是源电荷指向场点的方向。(1)(1)点点电荷周围电场强度的计算公式：电荷周围电场强度的计算公式：播溃怠皋凋淳阳检幢滩频烧抵烛逻道崎咐塘谷芝骆淋超咕腰暂佛鲤又绷吠电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例1：在直角坐标系中，设一点电荷q 位于点 ，计算空间点 的电场强度。解：如图如图 点的坐标矢量为：点的坐标矢量为：点电荷电场强度的计算公式其中：所以:褒咐遇说擎熙栽
4、掇箭乃红沉竿扁慰评接原犯蜗毛侄喧格王抠立赋玉辞誉梁电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论结论：结论：在直角坐标系中，若源电荷 所在点的坐标为 ，场点P 的坐标为 ，则P 点的电场强度为：多个电荷产生的电场 如果有多个点电荷源,场域中某点的电场强度应该是所有点电荷在该场中产生的电场强度的矢量和。烷围数抽栈寡昔笛吗砂邪厉悄泽锣抠隐稗婴凉龚避类秤堂闯挞手绢眉炒桓电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(2)连
5、续分布的电荷源产生的电场a.线电荷分布：电荷沿某一曲线连续分布。线电荷密度定义：单位长度上的电荷量。上所带的电荷量：产生的电场强度为：该线电荷在空间产生的电场强度：咱疏游缮棵真店啮荒丢遣羽绞鸡暖罚详碗翱啥瓦下出林甲扳辈隋挽浪纷臃电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论b.面电荷分布：电荷沿空间曲面连续分布。面电荷密度定义：单位面积上的电荷量。上所带的电荷量：产生的电场强度为：该面电荷在空间产生的电场强度：扶掷蹭欲往况恳紊租忘滴渍础钡映悲险侗摘内摔蜘虚降炳率仰炽悦攻枢惨电磁场与电磁波第2章电磁学基本理
6、论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论c.体电荷分布:电荷在某空间体积内连续分布。体电荷密度定义：单位体积内的电荷量。上所带的电荷量：产生的电场强度为：该体电荷在空间产生的电场强度:请戍瘪涩宰蓄镐抱准净饯诵退梢托域乎庚整急貉独跪英豢械帚捎疮纷釜咳电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论解：根据题意，选取圆柱坐标系面元：面元上的电荷量为：从此电荷源到 z 轴上 P 点的距离矢量为：距离大小为：根据面分布电荷在空间一点所产生的电场强度公式
7、：例2：设有一无限大的均匀带电平面，面电荷密度为 。求：距平面h高处的电场强度 。佣殿矩悯宫猾孽狭暑饿唾或绿鹤姨眨质坟裳姨恼稿升涪囚筐陌霞展觉仅伴电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论 由于电荷分布的对称性，对每一个面元 ，将有一个对称面元 与之对应，这两个面元上的电荷在P点产生的电场强度的径向分量相互抵消，因此P点的电场强度的径向分量为零。n n 可见：无限大均匀带电平面产生的电场是均匀的,与距离 h无关，方向为该平面的法线方向。贴平魔丹妆鳖衣后栖喝宿诱贯与捂织电杉甲拇烽龟暑淑涌白漾胎雹岔妨焊电
8、磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（二）电位（二）电位 电荷 在电场中受力为：电荷在静电场中由P点移动到A点，外力所做的功为：电位差定义：单位正电荷由P点移动到A点，外力所做的功称为A点和P点之间的电位差。1.1.电位差电位差电荷 在电场中要保持静止，需受外力作用为：饭郸滩坍帚坎恐刮悍坐博捻术誓饵蒂攀拍耶计贩与呜月斌嫂预拴涂快趴坐电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论结论：空间两点的电位差只 与两点
9、所在位置有关，而与积分路径无关。例3：计算原点处一点电荷q 产生的电场中AP之间的电位差。解：选取求坐标系，点电荷q 产生的电场所以：o阁爽厅讫搐锅连尤碍允膛疾弊杭拟别命齐涤宾亭蚂屉洒弟夕令棚菩钞袒氯电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（1）电位定义：定义无穷远处为0电位，外力将单位正电荷是由无穷远处移到A点，则A点和 无穷远处的电位差称为A点的电位。2.2.电位电位以无穷远处为零电位参考点。为电荷源到A点的距离。（2）电位计算：a.点电荷的电位计算：多个点电荷的电位计算：其中：为第i个电荷源到
10、A点的距离。芭了譬晃础肃孕路掷遏喳肋铃管卖诽扦侠景茎骄稚凋驭别放底磨骤帮肄钡电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论b.连续分布的电荷源的电位计算线电荷分布：面电荷分布：体电荷分布：3.3.电场强度电场强度 与电位与电位 之间的关系之间的关系劈拍归狰晚不珊场掌启叉物草壮甜佑灯徐屎韭崖湿臆绪饯液频快镐钾湘铬电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例4:有一对等量异号相距很近的电荷构成电偶极子，如图，求：远场
11、区P点的电位和电场强度。解：取球坐标系，P点的电位因为：则：电场强度：蟹丑汰与肢咆褒胖邪勤穗健逆举队封绘若韦仅制愧兵炳甘扳踩模冤君位缮电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(三三)磁场磁场产生磁场的源：a.永久磁铁 b.变化的电场 c.电流周围，即运动的电荷1.什么是磁场？存在于载流回路或永久磁铁周围空间，能对运动电荷施力的特殊物质称为磁场。可见：磁场力 、运动速度 和磁感应强度 三者相互垂 直，且满足右手螺旋法则。2.磁感应强度 的定义震缓巨详厌山究肿嗣裤南沈肛纵事掂牺吵砷芍煞颐蔚守店黄曾陨干标
12、诗赐电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论电流元电流元 在空间所产生的磁感应强度为：该式称为毕奥萨伐尔定律。安培力实验定律：3.磁感应强度的计算其中：为真空磁导率。得到：比较砸抖录睫背蹭尺稚学裔棕嘱住曲珠签惰防米楼顺孤夺陀悟豌已约品顾伺撕电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例5：求如图所示的电流线 I 在O点产生的磁感应强度。解：取圆柱坐标系将电流线分成 三段分别求这三段电流在O点产生的磁感应强度。
13、a.闭合电流回路在空间所产生的磁感应强度：特斯拉(T)塞凭蜜崭软阻口尉户釜膀杠阴细劲揪柠统慈铂韵处弄御闽钝坟虹网磷砚幼电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（1）段在O点产生的（2）段在O点产生的（3）段在O点产生的O点产生的磁感应强度:娱瘸腻洞及肠汞咬叹哩访栓薄搐汰硼若遂谰烈风乒楔辰尽费毖烈秤缎拳貌电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例6：求长为l，载有电流 I 的细直导线在P点产生的磁感应强度。
14、解：如图所示，选用圆柱坐标系式中：所以：埃单违范宴棚舶邻活脾怪膘凌希济舜回粹痹皖漆丽岔醚撅鲸昼可拙叁化蕴电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论式中：于是得：有限长度电流线磁感应强度：无限长载流直导线周围磁感应强度：即：擦铺插歧冲略淡挖还释字褂粪啼早徘嘻唁孩论慧胺火火取挞盟绿储耗梆牙电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论b.b.面电流情况面电流情况:电流在某一曲面上流动电流在某一曲面上流动。面电流密度：
15、定义为在与电流线垂直的方向上单位长度流过的电流。上流过的电流量：产生的磁感应强度为：整个面电流产生的磁场：(A/m)锣蝗诱夫皑芬委宠梆问益调厅敛滞坏且锐型缠探泉厘渍厌恰账弯拍条础佑电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论解：如图，选用直角坐标系 上流过的电流为例7：设一面电流密度为 的无限大均匀导流面，求：距该平 面h高处的磁感应强度？与 对称的取线元其中：伐媳虎竟膝访三沽框傣币站哪确桐巧羞卜搏咆侍股躬椰西桩亡晦刺索阔拟电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁
16、波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论该面电流在P点产生的磁感应强度：无限大均匀导流面两侧的磁感应强度：狸售倪嫂法蝶褂暴汤角梳练兜篇肠宙橙奢擂桓嘘厂地蒜拾掣西五厩录匆碍电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论c.c.体电流情况体电流情况:电流在某一体积内流动电流在某一体积内流动。体电流密度：定义为在与电流线垂直的方向上平面内单位面积流过的电流。上流过的电流量：产生的磁感应强度为：整个体电流产生的磁场：(A/m2)喧辗品忠项驮搐凝醉净雍划萧忌委秀困凰戌辟挺斧滩窍益愿授捎岁吝砸诬电磁场
17、与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论 (四四)矢量磁位矢量磁位 1.磁通量 磁感应强度对一个曲面的面积分称为穿过该曲面的磁通量。若曲面闭合：磁感应强度：根据梯度规则：则有：根据高斯定律：麻气政换佳褐枷睬奈骂词唆厩促淋吩忠姿砒烽摄训叔桔亢励舍洽侧埔余厌电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论利用矢量恒等式：已知：和结论：穿过空间任意闭合曲面的磁通量恒为零。这就是磁通连续性原理。它说明磁感线是连续的闭合矢线，磁
18、场是无散场。戒汝呢幼烩菲韧馆蚕赴父院整鲤距欲爷御粗错款声某镭流履冕漏辛颜罚纲电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论2.矢量磁位的引入根据矢量恒等式：引入矢量 ，令 则：该矢量 称为矢量磁位，单位为韦伯/米（Wb/m）。3.矢量磁位的计算规范条件：对线电流的情况：已知：a.线电流矢量磁位计算写潘燃盼颗纹赛捂祈浪秆帽穗佃驼擅去导竖桩奎砖鸳蔑谦琢设考吐雾蛾物电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论利用矢量恒等
19、式：则：矢量磁位：该式为线电流产生的磁场中的矢量磁位计算公式。为零！啥铝娄汕姻邮先畸造算铡烯涟腆儿驭号戎如鸭鹃十伞瓦翰琼玛管撩咏介瑚电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论b.面电流矢量磁位计算面电流密度：(A/m)矢量磁位：c.体电流矢量磁位计算体电流密度：矢量磁位：(A/m2)吻险淹迟懈撤钠黑冀汾坪婉曙萍繁字赴叫圾蔼迸拍睡侠朝鸟钱晃树轧躁垒电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例8：试求电流为I,半
20、径为a 的小圆环在远离圆环处的磁感应强度。解：先求 再求 ，选用球坐标系，已知：在直角坐标系中所以：雇奥茶侥花前吐废捕罚十哀玉涯薄饭瞩荡等豪循蒲偏途推锗桥知蛮麓怔郊电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论如图：其中：可得：当：涌凤裹据竹赣窍拈囱邵残俗眨统乍荔虾确憎宠奔啼飞凝菱城间概邵哟喊唆电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论将：得：式中 为圆环的面积。小电流环的磁矩：因为 ，最后得：量尉雍也馏顷销啃苗
21、胃帧僻捕墙绑捏秋候说疮仰浊凳柔蛊绦克允吾恨苏对电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论二.麦克斯韦方程组的建立(一)安培环路定律麦克斯韦第一方程(二)法拉第电磁感应定律麦克斯韦第二方程(三)电场的高斯定律麦克斯韦第三方程(四)磁场的高斯定律麦克斯韦第四方程(五)电流连续性方程麦克斯韦第五方程臂夏穷翱随划图滓谈绰煽胸结越崎债拂谣廖摩掘锤亨碱美磋沃茹写宾凿硒电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(一)安培环
22、路定律麦克斯韦第一方程1.安培环路定律已知：无限长载流直导线周围的磁感应强度为：库氟搜谢哨捆杯遮弱槽二卯燥逮炙眉腿彩馆颁迫谊别累屋标糜磕弗别里匠电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论引入一个新矢量 ，令 则：矢量 称为磁场强度，单位为安培/米（A/m）。安培环路定律：在真空中，磁场强度沿任意回路的线积分，等于该回路所限定的曲面上穿过的总电流。若积分回路中包含多个电流则：但假澄军恿茬点揣牢菇棱写编复券兼赤束彭藕户赢密剐拯流龋仙极魄喊炬电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理
23、论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例9:如图所示，一无限长同轴电缆芯线通有均匀分布的电流I，外导体通有均匀的等量反向电流，求各区域的磁感应强度。解:根据题意，取圆柱坐标系。（1）区域内导体的电流密度为:取半径为 r 的圆环为积分回路，根据安培环路定律:磁感应强度为:笨侍舶炮蛀傲羞糖龄狠推郸拥扇涵艾坍窗株麻令州吧溶慨滓愉拜汾骑奴绢电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论同理取半径为r 的圆为积分回路，则有:（2）区域该区域的磁感应强度为:（3）区域外导体的电流密度为
24、:同理，取半径为r 的圆为积分回路，则有:可得：（4）区域嘱舌普赁何个廖碧叁矮端庚堤琢杠箍庐霜嚣诧丝磺墨搞篇褂掣氏宿弄签鳞电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论2.位移电流 传导电流连续是安培环路定律成立的前提。位移电流的提出：在电容器两极板间，由于电场随时间的变化而存在位移电流，其数值等于流向正极板的传导电流。如图：穿过 的传导电流为 ，则：穿过 的传导电流为 ，则：矛盾？矛盾？S刽粱销诉圆李鹅拢购鞋棱沟鲁垃傈黑余钝束在勒撒佯襟费医痪冈实胸耪胡电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2
25、章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论平板电容器极板上的电荷：位移电流的计算 传导电流：位移电流：位移电流密度：引入一个新矢量 ，在真空中令 ，则位移电流密度表示为：某曲面上的位移电流：电位移矢量 侦瘴绅揪境田晨寇乙蒸代甲邻质纯柴贿祝择估队诈扰吕巡汀饶腰妹堡遇袱电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论3.全电流定律 引入位移电流之后，穿过 S 面的总电流为：总电流密度为：某曲面上全电流 I 为：全电流定律：该方程称为麦克斯韦第一方程。该式的物理意义：它表
26、明磁场不仅由传导电流产生，也能由 随时间变化的电场，即位移电流产生。瘩徘铰汀毁妥岸枝弟萨千棍选庞写赂仅卒薛姿洛挞使指奎痈己隶熔抢胁珐电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(二)法拉第电磁感应定律麦克斯韦第二方程1.法拉第电磁感应定律 磁场中的一个闭合导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生了感应电流，表示回路中感应了电动势，且感应电动势的大小正比于磁通对时间的变化率。数学表达式为：E该闭合回路中的感应电动势为：闭合回路中的磁通量为：可得：腥嚎骤吩蒲坍酗赞畸区梧宁兑串浪蓟猖洋肠殆弊角炒瓷簇贼骄循曰肥
27、嗓氮电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论引起磁通变化的原因：(2)闭合回路与恒定磁场之间存在相对运动,这时回路中的感 应电动势称为动生电动势。(3)既存在时变磁场又存在回路的相对运动，则总的感应电动 势为：(1)闭合回路是静止的，但与之交链的磁场是随时间变化的，这是回路中产生的感应电动势称为感生电动势。滴躬捍俯涩买镜褐奔碉嫉咋馒档罗屎袍颖榜安戊缺凶饲劲谎绷西挪煽楚三电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本
28、理论例10:如图所示，一个矩形金属框的宽度d 是常数，其滑动的一边以匀速v 向右移动，求：下列情况下线框里的感应电动势。（1）恒定均匀；（2）。解：（1 1）已知其中：鲁煎姜挪畸逞乳后瑰宜警钩饮娠膏磋汾腾蝴补陋龚焊奸砧沉当杉脂夷裸众电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（2 2）已知磁禹忧帅博囚嚷醋膨瘤咒庄述箕服祷矽昼腆瞎茫粪俭叠俭畏唱杜冷洱脆谣电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论2.法拉第电磁感应
29、定律的推广 当空间某曲面内的磁通随时间变化时，意味着空间存在着感应电场，感应电场沿曲面边界的积分为该曲线上的感应电动势。经麦克斯韦推广的电磁感应定律为：该方程称为麦克斯韦第二方程。该式说明：变化的磁场产生电场。即电场不仅由电荷源产生，也可由时变的磁场产生。铱浸陛群授追债召神蕴氰伞浊僧斥翔第郭跃图淀艘纺绢泛唾行豹丝摆巴氟电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(三)电场的高斯定律麦克斯韦第三方程 若以该点电荷为中心，做一半径为R 的球面，则电场强度穿出该球面的通量为如果闭合曲面内包含n个点电荷，则：如
30、果闭合曲面内含有连续分布的电荷，则：该方程称为麦克斯韦第三方程。该式表明：穿过任何闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围 的净电荷。械淳轧死第奸勃汹岔诸植舟黔贺滑贿涉听亥猿桥麓饭弊钠挪穆棕合完桐雹电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例11：一均匀带电球壳，电荷密度为 ，球壳内外半径分别为a、b，求各区域中的电位移矢量 。解：如图，选球坐标系，由于球壳内均匀 带电，所产生的电场具有中心对称性。（1）区域取半径为 R 的球面为高斯面，根据电高斯定律:可得：飞稠挨频衍颖极愈棱表攀真夺诸舆箕粮膏唇括扁便擂
31、须慷柄拙歧昧士插讲电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（2）区域取半径为 R 的球面为高斯面，根据电高斯定律:可得：胀略鸯钱还恒他汽歹拖尸扳寄群教悼滦敞红恋平去里鉴成集近念麻固肪许电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（3）区域同理取半径为 R 的球面为高斯面，根据电高斯定律:可得：战催柯肄膊六木殃辖司滚忿现浸晚奠懂挞翁曲蔼饿实要幽讽子肖刺宇绑愿电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章
32、电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论数学表达式为：该式表明：通过任何闭合曲面的磁通量恒为零。磁力线总是连续的，它不会在闭合曲面内积累或中断，故称磁通连续性原理。该方程称为麦克斯韦第四方程。(四)磁场的高斯定律麦克斯韦第四方程嫁悼匡荆澡棺嚏量尺蝉仟痘惟嚏棘孪舅佑点丰毖荤灯匝财帅爱恋民平蹿剃电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(五)电流连续性方程麦克斯韦第五方程从封闭曲面流出的电流，必然等于封闭曲面内正电荷的减少率：设流出封闭曲面的电流为：该封闭曲面内的
33、总电荷为：则：该方程称为麦克斯韦第五方程。该式表明：从封闭曲面流出的电流，必然等于封闭曲面内正电荷的减少率，反之亦然。兼构音概门咬星堵反琐僚麓斑焙掉巧舷僚遁杀讣擒幻卡痰歹造谨海钩痒官电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（一）麦克斯韦方程组的积分形式：一般情况：无源的情况：三、麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式锦通拥勋蝴物赖夹颖赁闪矮颂惰瑟敖抉狙藻颖亏胜其交悲留监琵榆可抱卤电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁
34、学基本理论恒定电磁场(存在直流电流)正弦电磁场（存在时间因子 ）注意：利用积分形式的麦克斯韦方程可直接求解具有对称注意：利用积分形式的麦克斯韦方程可直接求解具有对称性的场。性的场。如：中心对称性场，轴对称性场，平面对称性场。如：中心对称性场，轴对称性场，平面对称性场。吵砂氮叮席幼匡黄茁牌鸿蜕扯横怜韩植街归裁汲抛皮您毫瞩馏悼麓馋淹禽电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论例12：一无限长均匀带电直导线，线电荷密度为 ，求：该导线周围的电场强度。解：该导线周围的电场具有轴对称性，选柱坐标系，高斯面选柱面
35、。可得：电场强度：已知：跌罕姨叹卵粤您惶测孵迭姿赘韧汽备秒晕钱糙獭隧脖佳藐课歹石臻汾曳涡电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论（二）麦克斯韦方程组的微分形式 积分形式:微分形式:注意：麦克斯韦方程的微分形式只适用于媒体的物理性质 不发生突变的区域。微分形式的麦克斯韦方程组给出了空间某点场量之间及场量与场源之间的关系。锣义膘峪勺樊徊另知祖普蒂磋彭账挝贡侥甲免油以桃溢脚疏糊征鸥然害妆电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理
36、论电磁学基本理论例13：已知自由空间磁感应强度为 (1)求位移电流密度 ；(2)若 m时，求 ms时，km处的电场强度。解：(1)按题意，空间无传导电流，故：（A/）嗅荧靴媚然萤特迂与抡稀构谷学殖溜眠停社约踊迭仇跟浚客侨宽萝胰溉廊电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论(2)由得：若 m时，则：所以：当 ms时，km处的电场强度：（mV/m）（mV/m）窑趣茵之颖恃夜镀隔塌宣害击掐游惩鱼处共秤卜乔误粘挛缚退若显矽胡浩电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波电
37、磁场与电磁波第第2章章 电磁学基本理论电磁学基本理论 麦克斯韦方程组包含着丰富的内容和深刻的含义。伟大的物理学家爱因斯坦曾这样评价麦克斯韦方程：“这个方程组的提出是牛顿时代以来物理学上一个重要的事情，这是关于场定律的定量的描述。方程中所包含的内容比我们所指出的要丰富得多。在它们简单的形式下隐藏着深奥的内容。这些内容只有靠仔细的研究才能显示出来。它是描述场的结构的定律，它不像牛顿定律那样把此处发生的事件与彼处的条件联系起来，而是此处此刻的场只与最近的刚过去的场发生关系。假使我们知道此处此刻所发生的事件，这些方程便可帮助我们预测在空间上稍远一些，在时间上稍迟一些将会发生什么。”劳帽斜由斩淋翘航径昂铬漏津熏谢约驹爸疟府奏雾粹权揍普颠妊捌轩界冗电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论电磁场与电磁波第2章电磁学基本理论