電磁場(chǎng)與電磁波復(fù)習(xí)三章

第三章恒定電流的電場(chǎng)和磁場(chǎng)本章討論恒定電場(chǎng)及恒定磁場(chǎng)的基本性質(zhì)。具體內(nèi)容有電流密度，恒定電場(chǎng)的基本方程；安培力定律，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁介質(zhì)，恒定磁場(chǎng)的基本方程及邊界條件，矢量磁位，電感及磁場(chǎng)的能量。電流：電荷定向運(yùn)動(dòng)形成電流。恒定電流：不隨時(shí)間變化的電流。恒定電場(chǎng)：產(chǎn)生恒定電流的電場(chǎng)。恒定磁場(chǎng)（靜磁場(chǎng)）：恒定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。3.1恒定電流的電場(chǎng)電流強(qiáng)度:描述電流大小/強(qiáng)弱的物理量。電流密度：描述電流空間分布的物理量。的方向?yàn)樵擖c(diǎn)正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。的大小為該點(diǎn)通過單位橫截面積的電流強(qiáng)度。恒定電流：電流密度和電流強(qiáng)度之間的關(guān)系是矢量與其通量之間的關(guān)系。在電流場(chǎng)中畫一系列電流密度的矢量線——電流線，可形象地描述電流的空間分布。電流密度為體電流的面密度，對(duì)于面電流則是線密度。：載流子電荷體密度電荷守恒定律——電流連續(xù)性方程——電流連續(xù)性方程電流線的起點(diǎn)和終點(diǎn)位于電荷變化之處。穩(wěn)恒電流條件：穩(wěn)恒電流線為沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)的閉合曲線。電流連續(xù)性方程反映了電荷守恒原理。歐姆定律：金屬電子理論和實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于線性各向同性的導(dǎo)體中任一點(diǎn)的電流密度與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。電導(dǎo)率——?dú)W姆定律的微分形式——部分電路歐姆定律非靜電場(chǎng)強(qiáng):靜電場(chǎng)強(qiáng):——全電路歐姆定律焦耳定律：熱功率密度：恒定電場(chǎng)方程及邊界條件：導(dǎo)體的邊界面上由于有自由電荷，電場(chǎng)通過時(shí)發(fā)生突變?！e分形式——微分形式邊界條件：基本方程：，恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬：恒定電場(chǎng)（無荷區(qū)）靜電場(chǎng)由于二者有上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)上常用穩(wěn)恒電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，并通過一種場(chǎng)的計(jì)算推廣到另一種場(chǎng)——靜電比擬法。3.2磁感應(yīng)強(qiáng)度安培力定律：真空中線電流回路1對(duì)2的作用力為：真空磁導(dǎo)率：磁感應(yīng)強(qiáng)度：電流之間的作用是間接作用，實(shí)際上電流回路1在自己周圍的空間產(chǎn)生了一種叫磁場(chǎng)的物質(zhì)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)處于其中的其他電流（回路2）有力的作用。引入磁感應(yīng)強(qiáng)度來描述磁場(chǎng)的這種力的特性。畢奧——薩伐爾定律：在磁場(chǎng)中畫磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量線——磁場(chǎng)線可形象地描述磁場(chǎng)的空間分布。3.3恒定磁場(chǎng)的基本方程——磁通連續(xù)性原理磁場(chǎng)不存在類似于電荷的磁荷這樣的發(fā)散源，磁場(chǎng)線是既沒有起點(diǎn)也沒有終點(diǎn)的閉合曲線。安培環(huán)路定律：（真空中的安培環(huán)路定律）靜磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)，旋渦源是電流。與環(huán)路的繞行方向服從右手定則的電流為正。利用安培環(huán)路定律可求解具有一定對(duì)稱性的磁場(chǎng)的分布。3.4矢量磁位矢量磁位磁位滿足的磁場(chǎng)的方程：采用庫侖規(guī)范解：磁位的計(jì)算公式形式上比磁感應(yīng)強(qiáng)度簡(jiǎn)單，因此理論上較容易計(jì)算，可以先計(jì)算磁位，再由其旋度計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度。利用磁位計(jì)算磁通。，3.5磁偶極子磁偶極矩:磁偶極子在遠(yuǎn)區(qū)的磁場(chǎng):在磁場(chǎng)中所受到的磁力:在磁場(chǎng)中所受到的磁力矩:使磁偶極矩轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)的方向。3.6磁介質(zhì)中的場(chǎng)的方程分子電流（安培）模型：分子磁矩來源于分子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)所形成的小圓形電流。磁化：物質(zhì)內(nèi)部每個(gè)分子由于其分子電流而成為磁偶極子，在沒有外磁場(chǎng)作用時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使分子磁矩取向雜亂，相互抵消，宏觀磁矩為零，不表現(xiàn)磁性。當(dāng)外加磁場(chǎng)作用時(shí)，分子磁矩沿外磁場(chǎng)方向取向排列，產(chǎn)生宏觀磁矩并在介質(zhì)表面及內(nèi)部產(chǎn)生宏觀等效束縛電流——磁化電流。這種現(xiàn)象稱為磁化。磁化強(qiáng)度：描述介質(zhì)磁化程度。等于單位體積的分子磁矩。介質(zhì)磁化后產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)：利用：體磁化電流密度：面磁化電流密度：介質(zhì)中的安培環(huán)路定律：磁場(chǎng)強(qiáng)度：（描述介質(zhì)中磁場(chǎng)的物理量），磁導(dǎo)率：線性，各向同性的介質(zhì)介質(zhì)的磁化率相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率真空中所有結(jié)論適用于均勻介質(zhì)，只要將相應(yīng)的磁導(dǎo)率對(duì)換。3.7恒定磁場(chǎng)的方程及邊界條件基本方程：邊界條件：兩種介質(zhì)的邊界面上由于有磁化電流，使得磁場(chǎng)通過時(shí)發(fā)生突變?！e分形式——微分形式，基本方程：邊界條件：磁位形式：3.9自感和互感磁鏈：與回路電流交鏈的磁通。電感：磁鏈與產(chǎn)生磁鏈的電流之比。自感：電流在本回路中產(chǎn)生的磁鏈與該電流之比。互感：電流在其他回路中產(chǎn)生的磁鏈與該電流之比?；ジ芯哂谢ヒ仔裕弘姼蟹从郴芈废到y(tǒng)性質(zhì)的物理量，與回路的大小，形狀，相對(duì)位置及所處介質(zhì)有關(guān)，而與電流無關(guān)。當(dāng)導(dǎo)線的截面積不能忽略時(shí)，回路有內(nèi)自感，回路的自感等于上述外自感加上內(nèi)自感。單位長(zhǎng)度的內(nèi)自感：3.10磁場(chǎng)的能量磁場(chǎng)作為一種物質(zhì)與其他物質(zhì)一樣具有能量，磁場(chǎng)的能量是電流系統(tǒng)在建立過程中由其他形式的能量轉(zhuǎn)化而來，并且儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量都是反映場(chǎng)的狀態(tài)的能量，屬于勢(shì)能，與系統(tǒng)建立過程無關(guān)。電流回路系統(tǒng)的磁場(chǎng)能量：分布電流系統(tǒng)的磁場(chǎng)能量：磁場(chǎng)的能量密度：磁場(chǎng)的能量以上述密度儲(chǔ)存在磁場(chǎng)分布的所有區(qū)域。獨(dú)立回路的磁場(chǎng)能：利用磁場(chǎng)的能量計(jì)算自感：3.11磁場(chǎng)