電動力學(xué)第一章1.4介質(zhì)的電磁性質(zhì)課件

1、1.3(2)求附錄I.46習(xí)題1.2(1)I.23如果給定一未知矢量與一已知矢量的標(biāo)量積和矢量積，那么便可以確定該未知矢量。設(shè)A為一已知矢量，p=AX而P=AX, p和P已知，試求X. 1.4 介質(zhì)的電磁性質(zhì)1.4 介質(zhì)的電磁性質(zhì)由電子和質(zhì)子組成的物質(zhì)在電磁場中將與電磁場相互作用相互作用的形式包括傳導(dǎo)、極化和磁化導(dǎo)體中存在傳導(dǎo)現(xiàn)象電介質(zhì)中存在極化現(xiàn)象磁介質(zhì)中存在磁化現(xiàn)象物(介)質(zhì)的電磁性質(zhì)1導(dǎo)體的傳導(dǎo)特性2介質(zhì)的極化特性3介質(zhì)的磁化特性4介質(zhì)中的麥克斯韋方程組1、導(dǎo)體的電導(dǎo)率各向同性線性導(dǎo)電媒質(zhì)媒質(zhì)的電導(dǎo)率,S/m(西門子/米)海水4不銹鋼106硅2.6103鋁3.53107石墨105金4.1

2、107汞1.04106銅5.8107鉛5106銀6.2107導(dǎo)體的功耗體密度為的dV體積電荷在電場E下受力dt時(shí)間內(nèi)移動距離dl,電場做功單位體積電場功耗 2. 介質(zhì)的微觀特性分析介質(zhì)的存在相當(dāng)于真空中存在著大量的帶電粒子。介質(zhì)中的電子為束縛電子,在宏觀電磁場的作用下,將被極化和磁化,出現(xiàn)宏觀的附加電荷和電流,它們也要激發(fā)電磁場。電介質(zhì)中的無極性分子和極性分子無極性分子的負(fù)電荷的中心位置與正電荷的中心位置相重合,偶極矩為零極性分子的正負(fù)電中心位置不重合,具有不為零的偶極矩。電偶極子宏觀排列無極性分子在外電場下,分子的正負(fù)電中心向相反方向移動,各分子的偶極矩有相同的方向, 介質(zhì)中有了宏觀偶極矩

3、極性分子組成的介質(zhì),外電場會改變分子原有的偶極矩,但這效應(yīng)常是次要的。外電場的主要影響是它使各分子偶極矩的取向向電場方向靠攏,從而介質(zhì)中的宏觀偶極矩 極化及其作用電介質(zhì)中的束縛電荷在外電場作用下發(fā)生位移的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化所產(chǎn)生的規(guī)則排列電偶極子將形成宏觀的電場分布,并與最初的外加電場疊加3、介質(zhì)的電極化強(qiáng)度設(shè)分子由相距l(xiāng)的一對正負(fù)電荷q構(gòu)成,第i個(gè)分子的電偶極矩pi=qili電極化強(qiáng)度矢量PP各點(diǎn)相同,稱均勻極化,否則為非均勻極化在外電場作用下,分子的正負(fù)電中心被拉開,電偶極矩p=ql有一定取向,或者原來雜亂取向的電偶極矩重新定向,出現(xiàn)宏觀電偶極矩分布對于各向同性線性電介質(zhì)但E是最終合成的

4、電場,取決于外電荷和介質(zhì)。介質(zhì)中將由于極化而出現(xiàn)束縛電荷密度P極化強(qiáng)度與外電場的關(guān)系e電極化率l當(dāng)偶極子的負(fù)電荷處于體積ldS內(nèi)時(shí),對應(yīng)的正電荷傳出dS,單位體積分子數(shù)n對整個(gè)封閉面S積分,得穿出包圍V的閉合界面S的正電荷,也等于V內(nèi)剩下的負(fù)電荷,P為V內(nèi)電荷密度4、束縛電荷對比將出現(xiàn)束縛電荷密度P，它與電極化強(qiáng)度矢量P的關(guān)系是對比自由電荷注意理解P與E的散度的不同,負(fù)號只要P0,在該點(diǎn)處一定有極化電荷。所以非均勻介質(zhì)極化時(shí),在介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)束縛電荷。我們規(guī)定電極化強(qiáng)度的方向?yàn)樨?fù)電荷指向正電荷,當(dāng)P線發(fā)散時(shí), P0 ,體內(nèi)存在負(fù)束縛電荷,所以負(fù)束縛電荷是極化強(qiáng)度矢量的源頭；當(dāng)P線會聚時(shí), P0稱

5、為順磁體,m0稱為抗磁體,一般來說磁化效應(yīng)很弱r1鐵磁性物質(zhì)B與H一般為非線性, 是H的函數(shù),r可以很大相對磁導(dǎo)率r水抗磁體0.99999鈷鐵磁體250銅抗磁體0.99999鎳鐵磁體600鉍抗磁體0.99983低碳鋼鐵磁體2000空氣順磁體1.0000004純鐵鐵磁體4000鋁順磁體1.000021鐵氧體鐵磁體1500鈀順磁體1.00082鐵鎳合金鐵磁體1000007.介質(zhì)中的麥克斯韋方程組:介質(zhì)通過極化和磁化產(chǎn)生極化電荷、極化電流、磁化電流影響電磁場通過對介質(zhì)特性分析得到極化電荷的具體分布在本章作業(yè)和第二章例子把難點(diǎn)分開介質(zhì)中的麥克斯韋方程組微分形式 均勻介質(zhì)的物質(zhì)方程 麥克斯韋方程組加物質(zhì)方程可以求出場電磁量的名稱E電場強(qiáng)度B磁感應(yīng)強(qiáng)度D電位移矢量(輔助場量)H磁場強(qiáng)度(輔助場量)磁導(dǎo)率,r相對磁導(dǎo)率,M磁化率電容率,r相對電容率(介電常數(shù)),e極化率求出介質(zhì)的極化和磁化8.麥克斯韋方程組積分形式:1、下面的矢量函數(shù)中哪些可能是磁場？如果是，求出其源量J。(1) (圓柱坐標(biāo)系)(2)(3) (4) (球坐標(biāo)系)2. 海水的電導(dǎo)率=4 S/m,相對介電常數(shù)r=81。求頻率f=1MHz時(shí)，海水中的位移電流與傳導(dǎo)電流的振幅之比。3.在無源（J=0、=0）