《工程电磁场第一章》PPT课件

第九章《电与磁》复习课导学案

长葛十三中 谢国军

复习目标：1.认识磁场、磁感线的分布及方向、地磁场。

2.会利用安培定则判断通电螺线管的极性。

3.会改变电磁铁的磁性强弱。

4.了解电磁继电器的应用，扬声器的工作过程。

5.知道电动机的工作原理。

6. 知道发电机的工作原理。

复习要求：认真熟记文本， 独立完成

复习方法：结合实验中的现象，熟记下列重点知识。

一、基本知识回顾

1.磁现象

⑴磁极：磁体上磁性 的部分叫磁极。一个磁极叫 （S极），另一个磁极叫 （N极）。

⑵磁极间的作用规律： 相互排斥， 相互吸引。

2.磁场

⑴磁场看不见、摸不着我们可以根据它对放入其中的 来认识它。这里使用的是转换法。磁极间的相互作用是通过 而发生的。

⑵磁场的方向规定：在磁场中的某一点，小磁针静止时 所指的方向。

⑶磁感线：在磁场中画一些有 的曲线。任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针 极所指的方向一致。磁感线都是从磁体的 极出发，回到磁体的 极，

⑷地磁场：磁针指南北是因为受到 的作用。地磁极：地磁场的北极在地理的 极附近，地磁场的南极在地理的 极附近。磁偏角：地理的两极和地磁的两极并不不重合，这个现象最先由我国宋代的 发现。

3.电生磁

⑴电流的磁效应：:通电导线的周围存在 ，磁场的方向跟 有关，这种现象称为电流的磁效应。 是世界上第一个发现电与磁之间有联系的人。

⑵通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和 磁体的磁场一样。其两端的极性跟 有关。

⑶安培定则：用 握螺线管，让四指指向螺线管中 的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的 极。

电磁场理论 第一章 静电场

1.1 电场强度 电位

4 2 2

了解：定义法求解带电体电场强度和电位方法

掌握：库仑定律、电场强度、电位的定义及定义式

掌握：静电场环路定律及应用，叠加法计算电场强度和电位

知识点：库仑定律；电场强度定义；电位定义；叠加法计算；电力线；等位线（面）；静电场环路定律；电场强度与电位关系的微分表示及意义；电偶极子定义及其在远区场的电场强度和电位．

重点：静电场环路定律，电场强度与电位关系

难点：静电场环路定律的微分表示，电场强度与电位关系的微分表示及意义

1. 从学生比较熟悉的大学物理中的电场强度和电位的积分式及意义引出其微分式及意义；E

2. 从高等数学中的Stocks定理讲解静电场环路定律．0E

《工程电磁场导论》（冯慈璋 马西奎 主编，高等教育出版社）

P13 1-1-1 直接应用1.1节三个例题（均匀带电直导线、平面、球面）的结果简化运算

1-1-3 E的应用

上机编程 ：用数值积分法研究静电场场分布（2学时，地点：新实验楼B215）

电磁场理论 1.2 高斯定律

2 2

了解：静电场中导体和电介质的性质

掌握：各向同性线性电介质中，电极化强度、电通量密度与电场强度的关系

掌握：高斯定律积分式、微分式及应用

知识点：静电场中导体的特点；静电场中电介质的特点；电极化强度；电通量密度；高斯定律

重点：高斯定律

难点：电极化强度、电通量密度与电场强度的关系

用高斯定律计算电场强度

1. 从高等数学中的高斯定理讲解高斯定律．D

2. 应用高斯定律计算1.1节三个例题，和本节例1-8, 并总结均匀带电直导线、平面、球面、球体的电场强度和电位特点．

《工程电磁场导论》（冯慈璋 马西奎 主编，高等教育出版社）

第一章静电场

第一章静电场Steady Electric Field

基本方程、分界面上的衔接条件边值问题、惟一性问题分离变量法有限差分法

镜像法和电轴法

电容和部分电容

静电能量与力

静电场的应用环路定律、高斯定律电场强度和电位序

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1.0 序

静电场是相对观察者静止且量值不随时间变化的

电荷所产生的电场。它是电磁理论最基本的内容。由

此建立的物理概念、分析方法在一定条件下可应用推

广到恒定电场,恒定磁场及时变场。

本章要求

深刻理解电场强度、电位移矢量、电位、极化等

概念。掌握静电场基本方程和分界面衔接条件。掌握

电位的边值问题及其解法。熟练掌握电场、电位、电

容、能量、力的各种计算方法。Introduction

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静电参数

(电容及部分电容)静电能量与力有限差分法镜像法,电轴法分离变量法直接积分法数值法解析法边值问题边界条件电位基本方程D的散度基本物理量E、D基本实验定律（库仑定律）

静电场知识结构E的旋度

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1.1.1 库仑定律(Coulomb’s Low)Electric Field Intensity and Electric Potential2120

21

21π4Rqqe

F

N (牛顿)

1221FF

适用条件：库仑定律1.1 电场强度和电位

图1.1.1 两点电荷间的作用力

点电荷之间的作用力靠什么来传递？思考两个可视为点电荷的带电体之间的相互作用力;

真空中的介电常数12

0108.85εF/m

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1.1.2 电场强度( Electric Intensity )

tqqzyxzyxt),,(),,(lim0F

EV/m ( N/C )定义：电场强度E等于单位正电荷所受的电场力F

（a）单个点电荷产生的电场强度

R

tpRq

qReF

E

2

0π4)(

V/m

''

'π4)(

2

0rrrr

rrrE







q

p

)'(

'π43

0rr

rr



q

第一章 矢量分析

第一节 矢量代数

1.1.1 标量和矢量（Scalar and Vector）

一、标量和矢量

标量：只有大小就能确定的量，如

T、、V、m

t、U

矢量：需要大小、方向才能完全确定的量，如fv

、sv

、av

、Ev

矢量的几何表示：有方向的线段

矢量的代数表示：AeAeA

AAv

vvv

==

矢量的大小或模：AAr

=

矢量的单位矢量：

AA

e

Av

v

=

二、场的概念

物理：某一物理量在空间的分布

数学：在一个空间区域内和上定义的函数

三、场的分类与表示

1

、静态场和动态场

静 态 场：物理状态时间无关 ),,(zyxf

动态场(时变场)：物理状态与时间有关 ),,,(tzyxf

2

、矢量场与标量场（静态场为例定义）

①标量场：空间区域V的每点对应一个数量值),,(zyxM),,(zyxϕ，它

在此空间区域V上构成一个标量场，用点标函数),,(zyxM

（数性函数）),,(zyxϕ表示。

标量场的自变量、因变量都是标量

例如:温度场，密度场),,(zyxuρ

),,(zyx是标量场

②矢量场：空间区域V的每点对应一个矢量值),,(zyxM),,(zyxRv

，

它在此空间区域V上就构成一个矢量场，用点的),,(zyxM

矢量函数表示。 ),,(Rv

zyx

矢量场自变量是标量，因变量是矢量

例如:流速场),,(zyxvv

，电场是矢量场 ),,(zyxEv

3

、场的表示

矢 量

zzyyxxFeFeFeFrrrr

++=

zyxe

,,v

为单位矢量

矢量场 ),,(),,(),,(),,(zyxFezyxFezyxFezyxF

zzyyxxrrrr

++=

一个矢量场对应着三个标量场

场的直观表示法：数量场的等值面（或等值线）

矢量场的矢量线（又称流线和力线）

四、矢量与矢量场的不变特性

标量函数和矢量函数其大小或方向与所选择的坐标系无关(t定)

选择适当的坐标系

圆柱坐标系直角坐标系

←==−++−−=←+−=

),(cos)cossin()sin)(sincos()()(),(