第一章 电磁现象的普遍规律(6) § 1.6 复习 教师姓名: 宗福建 单位: 山东大学物理学院 2015年10月09日 《电动力学》第8讲 第一章 电磁现象的普遍规律(6) § 1.6 复习 教师姓名: 宗福建 单位: 山东大学物理学院 2015年10月09日 山东大学物理学院 宗福建 1
第1章 电磁场的普遍规律 § 1.1 电荷和电场 1. 库仑定律 2、定义电场强度E, F=QE 3、静电场的散度和旋度 第1章 电磁场的普遍规律 § 1.1 电荷和电场 1. 库仑定律 2、定义电场强度E, F=QE 3、静电场的散度和旋度 山东大学物理学院 宗福建 2
第1章 电磁场的普遍规律 § 1.2 电流和磁场 毕奥-萨伐尔(Biot-Savart)定律 磁场的散度和旋度 山东大学物理学院 宗福建 3
第1章 电磁场的普遍规律 真空中的静电、静磁场 电磁感应定律 山东大学物理学院 宗福建 4
第1章 电磁场的普遍规律 位移电流假设 山东大学物理学院 宗福建 5
第1章 电磁场的普遍规律 § 1.3真空中的Maxwell方程组 山东大学物理学院 宗福建 6
第1章 电磁场的普遍规律 1、介质的极化 宏观电偶极距分布用电极化强度矢量P描述,它等于物理小体积ΔV 内的总电偶极距与ΔV 之比, 第1章 电磁场的普遍规律 § 1.4 介质中的Maxwell方程组 1、介质的极化 宏观电偶极距分布用电极化强度矢量P描述,它等于物理小体积ΔV 内的总电偶极距与ΔV 之比, 式中pi为第i个分子的电偶极距,求和符号表示对ΔV内所有分子求和。 山东大学物理学院 宗福建 7
第1章 电磁场的普遍规律 1、介质的极化 引入电位移矢量D,定义为 则, 山东大学物理学院 宗福建 8
第1章 电磁场的普遍规律 1、介质的极化 实验指出,各种介质材料有不同的电磁性能,D和E的关系也有多种形式。对于一般各向同性线性介质,极化强度P和E之间有简单的线性关系 山东大学物理学院 宗福建 9
第1章 电磁场的普遍规律 2、介质的磁化 介质磁化后,出现宏观磁偶极距分布,用磁化强度M表示,它定义为物理小体积ΔV内的总磁偶极距与ΔV之比, 山东大学物理学院 宗福建 10
第1章 电磁场的普遍规律 2、介质的磁化 引入磁场强度H,定义为 则, 山东大学物理学院 宗福建 11
第1章 电磁场的普遍规律 2、介质的磁化 实验指出,对于各向同性非铁磁物质,磁化强度M和H之间有简单的线性关系 山东大学物理学院 宗福建 第1章 电磁场的普遍规律 2、介质的磁化 实验指出,对于各向同性非铁磁物质,磁化强度M和H之间有简单的线性关系 山东大学物理学院 宗福建 12
第1章 电磁场的普遍规律 3、介质中的麦克斯韦方程组为 介质方程为: 山东大学物理学院 宗福建 13
第1章 电磁场的普遍规律 积分形式: 山东大学物理学院 宗福建 14
第1章 电磁场的普遍规律 4、法向分量的跃变 山东大学物理学院 宗福建 15
第1章 电磁场的普遍规律 5、切向分量的跃变 山东大学物理学院 宗福建 16
第1章 电磁场的普遍规律 矢量形式 山东大学物理学院 宗福建 17
第1章 电磁场的普遍规律 § 1.5 电磁场的能量和动量 能量守恒的积分形式是 相应的微分形式为 电磁场能量密度和能流密度表示式 第1章 电磁场的普遍规律 § 1.5 电磁场的能量和动量 能量守恒的积分形式是 相应的微分形式为 电磁场能量密度和能流密度表示式 山东大学物理学院 宗福建 18
第1章 电磁场的普遍规律 § 1.5 电磁场的能量和动量 动量守恒的积分形式是 相应的微分形式为 电磁场动量密度和动量流密度表示式 第1章 电磁场的普遍规律 § 1.5 电磁场的能量和动量 动量守恒的积分形式是 相应的微分形式为 电磁场动量密度和动量流密度表示式 山东大学物理学院 宗福建 19
第1章 电磁场的普遍规律 1、直接给出库仑定律的数学表达式,写明其中各个符号的物理意义。并推导出真空中静电场散度和旋度的公式 。 第1章 电磁场的普遍规律 1、直接给出库仑定律的数学表达式,写明其中各个符号的物理意义。并推导出真空中静电场散度和旋度的公式 。 2、直接给出毕奥-萨伐尔定律的数学表达式,写明其中各个符号的物理意义,并推导出真空中静磁场散度和旋度的公式。 3、直接给出法拉第电磁感应定律的积分形式和微分形式,写明其中各个符号的物理意义。 山东大学物理学院 宗福建 20
第1章 电磁场的普遍规律 4、直接给出真空中麦可斯韦方程组的积分形式和微分形式,写明其中各个符号的物理意义。 第1章 电磁场的普遍规律 4、直接给出真空中麦可斯韦方程组的积分形式和微分形式,写明其中各个符号的物理意义。 5、场和电荷系统的能量守恒定律的积分形式和微分形式,电磁场能量密度和能流密度表达式。 6、场和电荷系统的动量守恒定律的积分形式和微分形式,动量密度和动量流密度表达式。 7、设想存在孤立磁荷(磁单极子),试改写Maxwell方程组,以包括磁荷密度ρm和磁流密度Jm的贡献。 山东大学物理学院 宗福建 21
第1章 电磁场的普遍规律 8、直接给出介质电极化强度P的定义,并推导公式 9、直接给出介质磁化强度M的定义,并推导公式 第1章 电磁场的普遍规律 8、直接给出介质电极化强度P的定义,并推导公式 9、直接给出介质磁化强度M的定义,并推导公式 10、直接给出介质中麦可斯韦方程组的积分形式和微分形式,写明其中各个符号的物理意义,并给出反映介质性质的介质方程。 11、根据介质中麦可斯韦方程组,推导出介质界面上E、D、B、H的边值关系。 山东大学物理学院 宗福建 22
第1章 电磁场的普遍规律 12、场和电荷系统的能量守恒定律的积分形式和微分形式,电磁场能量密度和能流密度表达式。 第1章 电磁场的普遍规律 12、场和电荷系统的能量守恒定律的积分形式和微分形式,电磁场能量密度和能流密度表达式。 13、场和电荷系统的动量守恒定律的积分形式和微分形式,动量密度和动量流密度表达式。 山东大学物理学院 宗福建 23
杂谈——宇宙
太阳系与氢原子对比 太阳系的主角是位居中心的太阳,它是一颗光谱分类为G2V的主序星,拥有太阳系内已知质量的99.9%,并以引力主宰着太阳系。 氢原子的主角是位居中心的质子,质子电子的质量比为1840,占氢原子内已知质量的99.9%,并以引力主宰着氢原子。
太阳系与氢原子对比 太阳半径为7x105km,太阳系半径(近日点)6x109km,太阳系与太阳半径比为104。 质子半径为1.5x10-15m,氢原子的半径为5.3x10-11m,氢原子与质子半径比为3.5x104。
太阳系与氢原子对比 太阳质量:1.989x1030 kg 地球质量:5.979x1024 kg。 质量比:3.3x105。 相当于原子量:180 相当于原子序数为72 Hf - 73 Ta的原子。
太阳系与氢原子对比 1 He氦 1s2 2 Ne氖 [He] 2s2 2p6 3 Ar氩 [Ne] 3s2 3p6 4 Kr氪 [Ar] 3d10 4s2 4p6 5 Xe氙[Kr] 4d10 5s2 5p6 6 Hf铪 [Xe] 4f14 5d2 6s2 6 Ta钽 [Xe] 4f14 5d3 6s2 山东大学物理学院 宗福建 28
杂谈——太阳系 太阳质量:M=1.99 E+30 Kg 太阳视半径:R=6.95 E+05 Km 地球质量:Me=5.97 E+24 Kg
杂谈——银河系 总质量:M=1.0 E+41 Kg 半径:R=5 E+04 光年 恒星间平均距离:5 光年 总恒星数:4 E+12
杂谈——河外星系,宇宙 总质量:M=1.0 E+53 Kg 半径:R=1 E+10 光年 星系间平均距离:2 E+06 光年 ——大约 1 mol 太阳系