《电动力学电子教案》PPT课件
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3 恒定电场在静电场中,导体中没有电场,没有电荷的运动,导体是等位体,导体表面是等位面,我们所研究的是介质中的电场。
当导体中有电场存在时,导体中的自由电荷在电场力的作用下就会作定向运动,形成电流。
如果导体中的电场保持不变,那么,运动着的自由电荷在导体中的分布将达到一种动态平衡,不随时间而改变,这种运动电荷形成的电流称为恒定电流,维持导体中具有恒定电流的电场称为恒定电场。
处于恒定电场中的导体表面,将有恒定的电荷分布,它们将在导体周围的介质中引起恒定电场,其性质与静电场类似,遵从与静电场相同的规律。
所以,本章的重点在研究导电媒质中的恒定电场。
3.1 电流与电流密度3.1.1 电源与电动势要维持导线中有恒定的电流,导线中必须维持有恒定的电场。
恒定电场的产生和维持依靠相连接的外部电源。
(1) 电源与电动势定义:一种能将其他形式的能量转换为电能的装置称为电源。
要产生恒定电场,在导线中引起恒定电流,需要连接直流电源。
直流电源能将电源内的原子或分子的正、负电荷分开,使正电荷移向正极,负电荷移向负极。
显然,这种移动电荷的作用力不是电场的库仑力,我们称之为局外力,用f e 表示,设想作用在单位正的点电荷上的局外力是一种等效的电场作用的结果,定义局外场强t e q e q t /f E 0lim →= (3.1.1) 其单位为V/m (伏特/米)。
描述电源特性的电动势可定义为⎰⋅=⋅⎰=A B el e εl E l E d d (3.1.2) 它的单位是V (伏)。
(2) 电源内的电场在局外场强的作用下,于电源的A 、B 两极板上分别积累了正、负电荷,它们又在电源内部产生库仑电场E ,于是电源内部的合成场强为E E E +=e t (3.1.3) e E 和E 方向相反。
当外电路开路时,局外力不断移动正、负电荷,使库仑电场E 逐步增强,直到e E E =,达到了动态平衡0=+=E E E e t合成场强为零,电荷的移动结束。
目录•课程介绍与基础知识•静电场•稳恒电流场•恒定磁场•时变电磁场•电磁辐射与散射课程介绍与基础知识0102 03电动力学的定义和研究范围电动力学是物理学的一个重要分支,主要研究电磁场的基本性质、相互作用和变化规律。
电动力学的发展历史从库仑定律、安培定律到麦克斯韦方程组的建立,电动力学经历了漫长的发展历程。
电动力学在物理学中的地位电动力学是经典物理学的基础之一,对于理解物质的微观结构和相互作用具有重要意义。
电动力学概述03电磁场与物质的相互作用洛伦兹力、电磁辐射等。
01静电场和静磁场的基本性质电荷守恒定律、库仑定律、高斯定理等。
02电磁感应和电磁波的基本性质法拉第电磁感应定律、麦克斯韦方程组等。
电磁现象与基本规律数学物理方法简介向量分析和场论基础向量运算、微分和积分运算、场论的基本概念等。
微分方程和偏微分方程基础常微分方程、偏微分方程、分离变量法等。
复变函数和积分变换基础复数运算、复变函数、傅里叶变换和拉普拉斯变换等。
特殊函数和数学物理方程简介勒让德多项式、贝塞尔函数、超几何函数等,以及波动方程、热传导方程、泊松方程等数学物理方程的基本概念和求解方法。
静电场库仑定律与电场强度库仑定律描述两个点电荷之间的相互作用力,其大小与电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
电场强度表示电场中某点的电场力作用效果的物理量,其方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同。
电场强度的计算通过库仑定律和叠加原理,可以计算多个点电荷在某点产生的电场强度。
电势与电势差电势描述电场中某点电势能的物理量,其大小等于将单位正电荷从该点移动到参考点时电场力所做的功。
电势差表示电场中两点间电势的差值,等于将单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。
电势的计算通过电势的定义和叠加原理,可以计算多个点电荷在某点产生的电势。
1 2 3在静电场中,导体内部电场强度为零,电荷分布在导体的外表面。
导体的这种性质使得它可以用来屏蔽电场。
《电动力学电子教案》课件第一章:电磁场基本概念1.1 电磁场的定义与特性电磁场的概念电磁场的分类:静态电磁场和动态电磁场电磁场的特性:保守场与非保守场1.2 电磁场的基本方程高斯定律法拉第电磁感应定律安培环路定律麦克斯韦方程组1.3 电磁波的产生与传播电磁波的产生:麦克斯韦方程组的波动解电磁波的传播:波动方程和解电磁波的频率、波长和速度第二章:电磁波的波动方程及其解2.1 电磁波的波动方程电磁波的波动方程推导波动方程的边界条件2.2 电磁波的解平面电磁波的解球面电磁波的解2.3 电磁波的极化线极化圆极化椭圆极化第三章:电磁波的反射与折射3.1 电磁波在介质边界上的反射反射定律反射波的性质3.2 电磁波在介质边界上的折射折射定律折射波的性质3.3 电磁波的全反射全反射的条件全反射的物理意义第四章:电磁波的传播与应用4.1 电磁波在自由空间中的传播自由空间中的电磁波传播特性电磁波的传播速度和波长4.2 电磁波在大气中的传播大气对电磁波传播的影响大气层对电磁波的吸收和散射无线通信雷达微波炉第五章:电磁波的辐射与吸收5.1 电磁波的辐射电磁波的辐射机制天线辐射特性5.2 电磁波的吸收电磁波被物质吸收的机制吸收系数和损耗5.3 电磁波的辐射与吸收的应用无线通信设备的设计电磁兼容性分析电磁波探测与成像第六章:电磁波的量子电动力学基础6.1 量子力学与经典电磁学的对比经典电磁学的基本原理量子力学的基本原理6.2 量子电动力学的基本概念费米子的电磁相互作用光子与物质的相互作用6.3 量子电动力学的应用激光的原理与应用电子加速器与粒子物理实验第七章:相对论性电子学7.1 狭义相对论与电子学狭义相对论的基本原理狭义相对论对电子学的影响7.2 洛伦兹变换与电子学洛伦兹变换的定义与性质洛伦兹变换在电子学中的应用7.3 相对论性效应的应用高速电子设备的相对论性效应分析粒子加速器中的相对论性效应第八章:电子加速器与辐射效应8.1 电子加速器的基本原理电子加速器的工作原理电子束的特性和应用8.2 辐射效应的基本概念辐射对物质的影响辐射防护的基本原则8.3 辐射效应的应用医学影像学中的辐射效应无线电通信中的辐射效应第九章:电磁波探测器与测量9.1 电磁波探测器的原理与分类光电探测器微波探测器射线探测器9.2 电磁波测量技术直接测量法与间接测量法频率测量与功率测量9.3 电磁波探测与测量的应用无线电通信系统的性能评估地球物理勘探第十章:电磁波在现代科技中的应用10.1 电磁波在信息技术中的应用光纤通信技术无线通信技术10.2 电磁波在医学中的应用磁共振成像(MRI)射频消融技术10.3 电磁波在其他领域的应用雷达与遥感技术电磁兼容性与电磁防护重点和难点解析重点环节:1. 电磁场的定义与特性:电磁场的分类、电磁场的特性。