第二章电磁场一般问题.ppt
《第二章电磁场一般问题.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章电磁场一般问题.ppt(27页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第二章 电磁场一般问题,电磁场的源,本构关系,场对源的作用,麦克斯韦方程,边值关系,坡印廷定理,2.1 电磁场的源,电荷与电流在空间的分布往往是不均匀的,因而引入,Io = Ic+ Iu = dq/dt,P96,2.1、电磁场的源,电荷密度 :指电量q 对包含该电量的空间的变化率,是一标量 空间可以是体积、面积、线段、点,所以分别有:,电荷密度反映了电荷在空间的分布,电流密度J: 指垂直通过某面、线的电流对该面、线的变化率 垂直通过即有方向性J是一矢量,方向为正电荷运动的方向,体电流密度Jv :正电荷在一定体积空间内以速度v沿某方向运动形成 体电流。Jv的大小等于体电流对垂直于ev的平面的变化
2、率,方向为ev 。,面电流密度Js:电荷只在一个薄层内流动时,形成的电流为面电流。Js的大小等于面电流对垂直于ev的线段的变化率,方向为ev 。,线电流当电荷只在一条线上内流动时,形成的电流 为线电流 ,也就是通常所说的电流(I)。 I= lv,电流密度J反映了电流在空间的分布,dS,结论:电中性的材料中也可能有电流存在,结论:反映电荷与电流相互依存的关系,电流问题较为复杂,前面讨论了分类和密度,下面进一步讨论:,例题:,一个半径为a的球体内均匀分布总电荷量为Q的电荷,球体以均匀角速度 绕一直径旋转。 求:球内的电流密度 。,解:,建立球面坐标系。,2.2 场对源的作用力,电场:电场E对点电荷
3、的作用力F: F = qE 电场E对体电荷的作用力F : dF = dq E 电场力密度f : f = dF/dV= E,磁场B对电流元的作用力F,线:dF = I dlB 面:dF = JsdSB 体:dF = JvdVB,磁场:磁场B对点电荷的作用力F:F= q vB 磁场B对体电荷的作用力F:dF= dq vB,磁场力密度f : f = dF/dV= JB,洛仑兹力F:F=电场力+磁场力,对点电荷的作用力F: F = qE + q vB 洛仑兹力密度f : f = dF/dV= E+JB,J,电场:在电荷周围形成的一种物质。,重要特性:电荷在电场中会受到力(称电场力)的作用。,用符号E
4、(称电场强度) 表示电场的大小和方向。,电场,实验证明:电场力大小与电荷所在位置电场强度大小 成正比,即:F= qE q 为试验电荷电量,知识回顾,E 取决于源(带电体)的电量、形状及分布情况,点电荷产生的场及所受的力是计算其它复杂情况的基础,1、两点电荷间的电场力,库仑定律描述了真空中两个点电荷间相互作用力的规律。,点电荷,2、点电荷产生的场强:,磁场:在电流周围形成的一种物质。,重要特性:在磁场中运动的电荷(电流)会受到 力(称磁场力)的作用。,磁感应强度矢量B:描述空间磁场的分布(大小和方向)。,在磁场B空间中,若点电荷q以速度 v 运动则受到的力:,磁场,F= q vB dF = I
5、dl B,B 取决于源(带电体)的电量、形状及运动分布情况,知识回顾,1、两电流元间产生的磁场力dF,安培力定律描述了真空中两个电流回路间相互作用力的规律,安培力:设真空中两电流回路C1,C2,载流分别为I1,I2,,则: C1上电流元dI1 对C2上电流元 dI2 磁场力为:,电流元,2、电流元产生的dB(毕奥萨伐尔定律),非真空时两电流元间产生的磁场力dF :,2.3 麦克斯韦方程,积分 微分,H= J+D/ t,E = - B/ t,B= 0, H= 0,D= v,一、形式,J = - /t,2.3 麦克斯韦方程,H= J+D/ t 说明电流和时变电场都能产生H这个有旋场, D= v ,
6、E = - B/ t 说明E是一个合成场 即: E= E梯+ E旋 ,其中, E梯由v 产生, E旋由时变的磁场产生, B= 0, H= 0 说明H是一个纯有旋无源场,二、意义,时变电场生磁场、时变磁场生电场(即场生场)必为有旋场,结论:E是一个合成场、 H是一个纯旋度场 场生场必为有旋场可形成电磁波, 将麦克斯韦方程进行运算,得以下波动方程:,该方程意味着信息可离开源以波动的形式在媒质中传播,2.4 本构关系及材料分类,B=H 磁导率(=or ):是对物质受磁化的量度。,D=E 电容率(= or ):是对电介质材料受外电场极化的量度。,Jc=E 导电率:是对物质导电能力的量度。,一般来说,,
7、为常数都是在一定的条件下得到的且 即便是常数,不同的材料,,的值也是不同的,一、本构关系,一般情况下,是空间、时间、频率、温度、场的函数,不同的材料,, 的表现是不同的: 有的对以上的各因素敏感、或部分敏感甚至不敏感,根据材料的这些特点,将材料分类讨论可使问题简化,二、材料分类,对于导磁材料则可根据导磁率进行相似的分类(在此不重复), 除此之外,另还可分为:,材料的导电性能则由导电率来区分:,非线性: 不仅是空间的函数,还是场的函数。 线性: 只是空间的函数。若(r)则 非均匀:各 ij , ji , ii 都随r变化。 均匀: 各 ij ,ji 都为常数,但ij不一定等于 ji 各向同性:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 电磁场 一般 问题
链接地址:https://www.31doc.com/p-2581840.html