(2011)第4章电磁介质

第四章 电磁介质第一节 电介质一、电介质—绝缘介质1.电介质内没有可以自由移动的电荷 在电场作用下，电介质中的电荷只能在 分子范围内移动。

2.分子电矩·分子—电偶极子(模型)分子的正负电中心相对错开。

·分子电矩二、电介质的极化1.极性电介质的极化p 分+- 电介质分子(1) 极性分子·正常情况下，内部电荷分布不对称， 正负电中心已错开，有固有电矩p 分， ·极性分子：如HCl 、H 2O 、CO 等。

(2)无外电场时·每个分子p 分 ≠ 0·由于热运动，各p 分取向混乱·小体积∆V (宏观小、微观大，内有大量 分子)内 ∑ p 分= 0(3)有外电场时·各 p 分向电场方向取向(由于热运动，取向 并非完全一致)外有外电场 无外电场分 ·且外电场越强 ⇒ | ∑ p 分| 越大·这种极化称取向极化2.非极性电介质的极化(1)非极性分子·正常情况下电荷分布对称，正负电中心重 合，无固有电矩。

·非极性分子：如He 、 H 2、 N 2、 O 2、 CO 2等。

(2)无外电场时·每个分子 p 分 = 0·∆V 内∑ p 分 = 0 (3)有外电场时·正负电中心产生相对位移，p 分(称感应电矩) ≠ 0E 外分 ·且外电场越强 ⇒ | ∑ p 分| 越大·这种极化称位移极化三、电极化强度1.电极化强度·为描写电介质极化的强弱，引入电极化强度矢量。

·定义：单位体积内分子电矩的矢量和或·P 是位置的函数·单位： C/m 2·对非极性电介质，因各p 分相同，有 P = n p 分n ---单位体积内的分子数·综上，对极性、非极性电介质都有 无外电场时， P = 0 有外电场时，P ≠ 0且电场越强 ⇒ | P | 越大2.电极化强度和场强的关系·由实验，对各向同性电介质，当电介质中 电场E 不太强时，有·χe ：电极化率(χe ≥ 0)，决定于电介质性质。

4.1磁感应强度和磁通一、教学目标1、了解磁场、磁感线的概念。

2、了解载流体与线圈产生的磁场。

3、了解磁感应强度、磁通的概念。

二、教学重点、难点分析重点：磁感应强度是描述磁场性质的物理量，建立磁感强度的基本概念。

难点：建立磁感强度的基本概念。

三、教具条形磁铁；蹄形磁铁；针形磁铁；通电直导线；通电线圈；通电螺线管。

电化教学设备。

四、教学方法讲授法，演示法，多媒体课件。

五、教学过程I.导入复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作准备。

提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有电场力的作用。

）空间有点电场Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷qi,受电场力Fi,如改放电荷q2,受电场力F2,则旦与旦有何关系，说明什么？（比值q i q2为包量，反映场的性质，叫电场强度。

）II.新课一、磁体与磁感线（复习巩固旧知识，扩充学习新知识）提问一：同学们在初中的学习中都了解到了哪些关丁磁体、磁场的知识啊？答：略。

归纳明确基本概念：某些物体具有吸引铁、锐、钻等物质的性质叫磁性。

具有磁性的物体叫磁体。

常见的磁体有条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁。

磁铁两端的磁性最强，磁性最强的地方叫磁极。

分别是南极，用 S 表示；北 极，用N 表示。

1、 磁场提问二：两个磁体相互接近时，它们之间的作用遵循什么规律？ 答：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。

观察：同名磁极，异名磁极的相互作用.进一步加深感性认识. 提问三：磁体之间的相互作用是怎样发生的？ 答：磁体之间的相互作用是同过磁场发生的。

提问四：只有磁铁可以产生磁场吗？ 答：电流也可以产生磁场。

明确概念：磁极之间的作用力是通过磁极周围的磁场传递的。

在磁力作用的 空间，有一种特殊的物质叫 磁场。

学生讨论：电荷之间的相互作用是通过电场；磁体之间的相互作用是通过磁 场。

电场和磁场一样都是一种物质。

2、 磁感线设问：电场分布可以用电力线来描述，那么磁场如何描述呢？ 观察：如图1条形磁铁周围小磁针静止时 N 极所指的方向是不同的.说明：磁场中各点有不同的磁场方向. 设问：磁场中各点的磁场方向如何判定呢？ 将一个小磁针放在磁场中某一点，小磁针静止 时，北极N 所指的方向，就是该点的磁场方向.设问：如何形象地描写磁场中各点的磁场方 向？正像电场中可以利用电力线来形象地描写各点的电场方向一样，在磁场中可以利用磁感线来形象地描写各点的磁场方向磁感线：是在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每点的曲线方向，亦即 该点的切线方向都有跟该点的磁场方向相同.@ ® ®® ____ _® ■■ZZZJ® @ ®图1磁感线的特性：(1) 磁场的强弱可用磁感线的疏密表 示，磁感线密的地方磁场强；疏的 地方磁场弱。

2电磁场与电磁波课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)1.电磁波由真空进入介质中时,其波速变为原来的一半,则波长变为原来的()A.一半B.两倍C.不变D.无法判断,频率不变。

由v=λf知v减半,则λ减半。

2.在真空中传播的电磁波,当它的频率增大时,它的传播速度及其波长的变化情况是()A.速度不变,波长减小B.速度不变,波长增大C.速度减小,波长变大D.速度增大,波长不变3×108m/s,与频率无关;由c=λf,波速不变,频率增大,波长减小,故选项A正确,B、C、D错误。

3.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波必须依赖介质传播B.电磁波可以发生衍射现象C.电磁波不会发生偏振现象D.电磁波无法携带信息传播,可以发生衍射现象,故选项B正确。

电磁波是横波,能发生偏振现象,故选项C错误。

电磁波能携带信息传播,且传播不依赖介质,在真空中也可以传播,故选项A、D错误。

4.下列说法正确的是()A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场C.任何变化的电场在其周围空间一定产生变化的磁场D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场,不产生磁场,运动的电荷周围的电场是变化的,所以产生磁场,选项A错误。

由麦克斯韦理论判断选项B、D正确,C错误。

5.按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法正确的是()A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。

对此理论全面正确理解为:不变化的电场周围不产生磁场;变化的电场可以产生变化的磁场,也可产生不变化的磁场;均匀变化的电场产生稳定的磁场;周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场。

电磁波入射到介质界面发生反射和折射，其反射和折射的一、反射和折射定律在一定频率情形下，麦氏方程组不是完全独立的。

2，反射和折射定律的导出入射波、反射波和折射波的电场强度分别为：E E E ′′′,,(1) 角频率(2) 波矢分量间的关系：yy k ′′=′平面上，都在同一平面上，即分别代表入射角，反射角为电磁波在两介质中的相速度，则把波矢及它们的分量值代入它们之间的关系式，得这就是我们熟知的反射定律和折射定律！(3) 入射角、反射角和折射角的关系电磁波在介质界面上的反射和折射(9)211的相对折射率。

µ0，因此通常可认为就是两介质的相对折射率。

频率不同时，折射率亦不同，这是色散现象在折射问题中(4) 折射率电磁波在介质界面上的反射和折射(10)现应用边值关系式求入射、反射和折射波的振幅关系。

二、振幅和相位关系kr Hr k ′r k ′′r H ′′r H ′r E r E ′′r E ′r θθ′θ′′电磁波在介质界面上的反射和折射(11)1，E 入射面，如右图所示②①kr H r k ′r k ′′rH ′′r H ′r E r E ′′rE ′rθθ′θ′′xz nr利用已经推得的折射定律：2，E利用已经推得的折射定律得：(2a)(2b)三、全反射假设在情形下两介质中的电场形式上仍然不变，折射波电场：折射波磁场：电磁波在介质界面上的反射和折射(22)折射波平均能流密度：21θ分量，沿z 轴方向sin θ＞n 21 情形下12122−n i θsin 则由菲涅耳公式可以求出反射波和折射波的振幅和相位。

例如在。