电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在任何物理过程中电荷的代数和总是守恒的.安培力 洛仑兹力 12021F 4q q r r πε=d F I l B =⨯(微分式) d L F I l B =⨯⎰(积分式)F qv B =⨯洛仑兹力永远不对粒子做功电场强度(场强)电极化强度矢量 磁场感应强度矢量单位电荷在空间某处所受电场力的大小,与电荷个矢量.FE q=.库伦定理:12021F 4q q r r πε=某点处单位体积内因极化而产生的分子i V =∆∑i p P大力毕奥萨法尔定律:112212L Idl r B 4r μπ⨯=⎰ 单位体积内所有分子固有磁矩的矢m p 加上附加磁矩的矢量和m p 表示. 均匀磁化:mp M =∑不均匀磁化:limmmV P p M V∆→+∆=∆∑∑电偶极距:e P l =q 力矩:P E⨯L= 磁矩:m P ISn = L IS n B =⨯()电力线 磁力线 静电场的等势面就是一簇假想的曲线,其曲线上任一点的切线方向都与该点处的方向一致. 就是一簇假想的曲线,其曲线上任一点的切线方向与该点B 的方向相同.就是电势相等的点集合而成的曲面d 0LE l ⋅=⎰.电位差(电压):单位正电荷的电位能差.即:B AB ABABA W A U Edl q q===⎰.磁介质:在磁场中影响原磁场的物质称为磁介质.电通量就是垂直通过某一面积的电力线的条数,SE dS EdScos θ=⎰⎰SB dS BdScos =⎰⎰ 静电感应 磁化电场对电场中的物质的作用 磁场对磁场中的物质的作用该面包围的自由电荷的代数和.0d SS q ⋅=∑⎰D S 内0ε=+D E PP n δ=⋅e 0P E χε=(各向同性介质)e 1r εχ=+0r εεε==D E E数和,而与磁化电流无关.d H l I ⋅=∑⎰BH M μ=-M j n =⋅m M H χ=(各向同性介质)1r m μχ=+ 0H r B H μμμ==(1)分析自由电荷分布的对称性高斯面,求出电位移矢量D .D 与电场E 的关系E . )根据电极化强度P 与电场E 的关系(1)分析传导电流分布的对称性环路,求出磁场强度H .(2)根据磁场强度H 与磁场感应强度矢量求出磁场感应强度矢量B .M 与磁场感应强度矢量P关系,求M关系,电场磁场D E⋅B H⋅211D EdV=22⋅⎰⎰⎰11B HdV=22⋅⎰⎰⎰D EdV=B HdV⋅⋅⎰⎰⎰位移电流与传导电流比较静电场涡旋电场传导电流位移电流自由电荷运动变化的电场计算公式qF v B=⨯dv B l⨯⋅涡旋电场力:F qE=涡dd ddLSBE l St⋅=-⋅⎰⎰⎰自身电流变化:mN LIΦ=ddILt-相互电流变化:211MIφ=12MIφ=1ddIMt=-212ddIMtε=-关系:闭合回路中感应电流的方向,总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。
静电场涡旋电场恒定磁场涡旋磁场dsD S q⋅=⎰E d0sS⋅=⎰涡d0sB S⋅=⎰d0sB S⋅=⎰涡d0sE l⋅=⎰d dsLBE l St∂⋅=-⎰⋅∂⎰涡dLH l I⋅=⎰dLDH lt∂⋅=⋅∂⎰⎰⎰涡麦克斯韦方程组:麦克斯韦方程组的积分形式麦克斯韦方程组的微分形式d 0sB S ⋅=⎰⎰∂d d d d LsD H l I I S S t δ∂⋅=+=⋅+⋅∂⎰⎰⎰z x y H y H z H x ⎧∂-⎪∂⎪⎪∂⎪-⎨∂⎪∂⎪-⎪∂⎪⎩d d d d LBE l S t t Φ⋅=-⋅∂⎰0r D E E εεε== 0r B H H μμμ== E δγ= J σ=⎰⎰=•I dS Jtj ∂∂-=•∇ρ荷密度电磁波的主要波性质 (1)电磁波是横波E 和H 同位相同周期变化E H εμ=E 和H 的振幅都正比于1v εμ=辐射强度:S E H =⨯ S电场和磁场的本质及内在联系:静电场问题求解基础问题1.场的唯一性定理:①已知V 内的自由电荷分布②V 的边界面上的φ值或n ∂∂/φ值,则V 内的电势分布,除了附加的常数外,由泊松方程ερφ/2-=∇及在介质分界面上的边值关系σφφεεφφ-=∂∂-∂∂=)()(,nn jiji唯一的确定。
两种静电问题的唯一性表述:⑴给定空间的电荷分布,导体上的电势值及区域边界上的电势或电势梯度值→空间的电势分布和导体上的面电荷分布(将导体表面作为区域边界的一部分)⑵给定空间的电荷分布,导体上的总电荷及区域边界上的电势或电势梯度值→空间的电势分布和导体上的面电荷分布(泊松方程及介质分界面上的边值关系)2.静电场问题的分类:分布性问题:场源分布E ⇔ρ电场分布边值性问题:场域边界上电位或电位法向导数→电位分布和导体上电荷分布3.求解边值性问题的三种方法: 分离变量法①思想:根据泊松方程初步求解φ的表达式,再根据边值条件确定其系数电像法①思想:根据电荷与边值条件的等效转化,用镜像电荷代替导体面(或介质面)上的感应电荷(或极化电荷) 格林函数法①思想:将任意边值条件转化为特定边值条件,根据单位点电荷来等价原来边界情况 静电场,恒流场,稳恒磁场的边界问题:电荷电场磁场电流变化 变化运动激发激发电磁场的认识规律一.静电场的规律: 1.真空中的静电场; 电场强度EdvR Rz y x z y x E v3)',','(41),,(,ρπε⎰=电场电势V 静电场的力F 静电场的能量2.介质中的静电场; 电位移矢量D0ε=+D E P极化强度PE p)(0εε-=e 0P E χε=(各向同性介质)二.稳恒磁场与稳恒电流场 1.真空中的磁场强度B31212114R R L d I u B c ⨯=⎰πdv R R r J u r B v 30)'(4)(⨯=⎰π'430,dV R R v B ⋅⨯=⎰Ω ρπμdq R R v v304⨯=⎰πμ304R R v q πμ ⨯=2.真空中的电流密度Jtj ∂∂-=•∇ρ荷密度J ρν=⋅3.磁场矢位A')'(140dv r J R A v⎰=πμ,A B⨯∇=4.介质中的磁场感应强度HH B μ=5.磁化强度MH )1(-=r u M (各向mM H χ=同性介质)6.磁场中的力F7.磁场中的能量三.麦克斯韦方程组与介质中的麦克斯韦方程组实质:反映场与电荷及其运动形式(电流)的联系,揭示电场与磁场的相互转换关系电荷:(自由电荷,极化电荷)D ρ∇⋅= P ρρ∇⋅=-电流:(传导电流,位移电流,磁化电流)M J M⨯∇=, t E t D J D ∂∂=∂∂= ε,0=∂∂+⋅∇t J ρ麦克斯韦方程组与介质中的麦克斯韦方程组包含是各种矢量的散度与旋度运算,有微分,积分形式两种⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⋅⋅=⋅⋅+=⋅-=⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰0s d B Q s d D s d D dtd I l d H s d B dt d l d E p s s f u s u(自由电荷) ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⋅∇=⋅∇∂∂+=⨯∇∂∂-=⨯∇0B E t E J B t BEερεμμ四.三大定律:欧姆定律E J σ=焦耳定律 安倍定律五.守恒定律: 电荷守恒 能量守恒六.在边界条件下的电磁现象:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-⨯=-⨯=-⋅=-⋅=-⋅传导电流面密度)自由电荷面密度),或()(0)(0)()(()(1212201212S S S J H H n E E nB B nE E n D D nερρ七.静电场与稳恒磁场的比较:八s D dS q ⋅=⎰电磁波在空间的传播1.亥姆霍兹方程2.电磁波在介质分界面的反射与折射菲涅耳公式布儒斯特角全反射垂直入射3.电磁波在导波结构中传播导波的分类矩形波导传输线理论4.电磁波传播的边界条件电磁波的辐射1.达朗贝尔方程库伦规范洛伦兹规范2.电偶极场和电偶极辐射近区电磁场远区电磁场边界条件。