电动力学课件 1

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电动力学第一讲..41页PPT

的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。
39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
41

电动力学课件1-1

J i vi
电荷流动形成电流，但电荷有正、负两种，正、负电荷的速度可以不同，因此电荷密度和电流密度可表为 , J v v 可见，有=0，而J0的情况。导线中的电流就是这样。宏观地说，导线内部原子核
的正电荷与电子的负电荷处处抵消，但自由电子的集体运动可形成电流。
C 、电荷守恒定律
电荷守恒定律是自然界的一条基本定律，来自大量实践活动。
电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从这一部分空间转移到另一部分空间。在孤立系统内发生的任何过程中，正负电荷的代数和保持恒定。空间一确定区域V，其边界为闭合曲面S。当物质运动时，可能
电荷电场 F Q r E( x) 3 Q 4 0 r
电荷
描述电场的函数----电场强度
它的方向沿正试探电荷受力的方向，大小与试探点电荷无关。给定Q，它仅是空间点函数，因而静电场是一个矢量场。
场的叠加原理
n n Qi ri E( x) Ei 3 i 1 4 0 r i 1 i
右边被积函数是一个全微分, 沿L回路积分为零。所以：
E dl 0
L
静电场环路定理:

L
E dl 0
(1) 静电场对任意闭合回路的环量为零。
(2) 说明在回路内无涡旋存在，静电场是不闭合的。
(3) 表示静电场是保守场，静电场对电荷作的功决
定于电荷的始、末位置，与电荷所经的路径无关。
旋度方程由斯托克斯定理和环路定理有:

L
E dl E dS 0
S

由面积元
的任意性
E 0

《电动力学郭硕鸿版》课件

电场与电势
本章将介绍电场和电势的概念及其相互关系，以及如何计算电场和电势在不同场景下的数值。
电场的高斯定律
本章将详细解释电场的高斯定律及其应用，帮助你理解电场分布和电通量的计算方法。
电势的计算
本章将介绍如何计算不同电荷分布情况下的电势，以及如何利用电势计算电荷之间的相对势场对电荷的影响以及能量转化的过程。
电动力学郭硕鸿版PPT课件
本课程将介绍电动力学的基础概念，包括电场与电势，电场的高斯定律，电势的计算，电场的能量，
以及恒定电流与电路定律。通过本课程，你将深入了解电动力学的原理和应用。
课程介绍
本章将对电动力学课程进行详细介绍，包括学习目标、课程大纲、教学方法等内容。
电动力学基础概念
本章将深入探讨电动力学的基本概念，如电荷、电场、电势差等，为后续内容打下坚实基础。
恒定电流与电路定律
本章将介绍电路中的恒定电流和电路定律，包括欧姆定律、基尔霍夫定律等，帮助你分析和解决实际电路问题。

电动力学课件1-4

JP
=
∂P ∂t
(极化电流体密度 )
∇×B
=
µ0J总
=
µ0J + µ0JM
+ µ0JP
+ µ0ε0
∂E ∂t
H=
B
−M
µ0
∴∇×
H
=
J
+
∂D
∂t
各向同性介质 M = χ m H ⇒ B = µH
Maxwell equations (介质中)
∇×E =
∇ × H=
− ∂B
J
∂t + ∂D
第一章总结
电磁现象的基本规律，从库仑定律及电荷守恒定律，毕奥—沙伐
尔定律出发，研究了静电场、静磁场的基本规律以及电磁场所满
足的基本方程—Maxwell equations.并研究了非连续介质分界面处
所满足的边值关系。
库仑定律：
F
=
Q1Q2
4πε 0r 3
r ，
r
场强：
E=
Q
r
4πε 0r 3
的方向由源点到场点
D = ε0E + P
qp = −∫∫ S P ⋅ dS =∫∫∫ V ρPdV
σP
=−(P2
−
P1
)
⋅
n
∇⋅D = ρf
各向同性介质 P = ε0χeE
D=ε E
2、磁性质
∑
mi
M= i ∆V
IM= ∫ L M ⋅ d=l ∫∫ S JM ⋅ dS
J M = ∇ × M (磁化电流体密度 )
能量密度 δ w = E ⋅δ D + H ⋅δ B
能量变化率
∂w

电动力学(全套课件)ppt课件

电磁波的传播遵循惠更斯原理，即波面上的每一点都可以看作是新的波源。
电磁波在真空中的传播速度等于光速，而在介质中的传播速度会发生变化。
电磁波的能量与动量
01
电磁波携带能量和动量，其能量密度和动量密度与电场和磁场的振幅平方成正比。
02
电磁波的能量传播方向与波的传播方向相同，而动量传播方向则与波的传播方向相反。
03
电磁波的能量和动量可以通过坡印廷矢量进行描述和计算。
06
电动力学的应用与发展前景
电动力学在物理学中的应用
描述电磁现象
电动力学是描述电荷和电流如何产生电磁场，以及电磁场如何对电荷和电流产生作用的理论基础。
解释光学现象
光是一种电磁波，电动力学为光的传播、反射、折射、衍射等现象提供了理论解释。
麦克斯韦方程组与电磁波
01
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组，包括高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
02
电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的，其传播速度
等于光速。
麦克斯韦方程组揭示了电磁波的存在和传播规律，为电磁学的
03
发展奠定了基础。
电磁波的性质与传播
电磁波具有横波性质，其电场和磁场振动方向相互垂直，且都垂直于传播方向。
电场能量
W=∫wdV，表示整个电场中的总能量。
功率
P=UI，表示单位时间内电场中消耗的能量或提供的能量。
04
恒磁场
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度的定义与物理意义磁感应强度与磁场强度的关系
磁场强度的定义与计算磁场的叠加原理
安培环路定理与磁通量
01
安培环路定理的表述与证明

电动力学第1章习题课PPT课件

2011年9月12日星期一
山东大学物理学院宗福建
18
18
上一讲习题简答
( A B ) A ( A B ) B ( A B ) a ( b c ) b ( a c ) c ( a b )
a Ab B c B A ( B ) B ( A B ) ( A ) B
B ( A B ) A ( B ) ( A ) B
s
B
dS
0
Q dV V
返回
13
必须记住的几个方程
• 2 洛伦兹（Lorentz）力密度公式
fEJB
返回
14
必须记住的几个方程
• 3 洛伦兹（Lorentz）力公式
FqEqvB
返回
15
上一讲习题简答
• 1、根据算符▽的微分性与矢量性，推导下列公式：
(A B )B ( A )(B )A A ( B ) (A )B A ( A )1 A 2 (A )A
• § 1.2 电流和磁场
• 毕奥-萨伐尔（Biot-Savart）定律
B ( x ) 0
4
• 磁场的散度和旋度
V
J
(
x' r
)
3
r
d
V
'
B0 B 0J
返回
3
第1章真空中的Maxwell方程组
• 真空中的静电、静磁场
E/0
E0
B0
B0J
• 电磁感应定律
E B t
返回
4
《电动力学》
第1章 2011-10-9
1
第1章真空中的Maxwell方程组
• § 1.1 电荷和电场
• 1. 库仑定律

《物理电动力学》PPT课件

第六章第二节
狭义相对论基本原理洛仑兹变换
§2
狭义相对论的基本原理
洛仑兹变换
核心问题
一基本原理（两个公理） 1 相对性原理（relativity principle）
一切物理定律在所有的惯性系中都具有相同形式；一切惯性系都等价，不存在特殊的绝对的惯性系。 2 光速不变原理 (principle of constancy of light velocity)
经典力学绝对时间概念只不过是狭义相对论的时间概念在经典力学绝对时间概念只不过是狭义相对论的时间概念在低速情况下的近似若低速情况下的近似若从狭义相对论的基本假设可直接导出时间延缓效应从狭义相对论的基本假设可直接导出时间延缓效应经历的时间测量的时间带电带电介子是不稳定的可衰变为介子是不稳定的可衰变为介子和中微子对介子和中微子对于静止的于静止的介子测得平均寿命为介子测得平均寿命为设在实验设在实验室测得室测得介子运动速度为介子运动速度为求衰变前的平均距离
一、伽利略变换
—— 在两个惯性系中分析描述同一物理事件(event)
在t ＝0 时刻，物体在O 点, • 在t ＝ t 时刻，物体运动到P 点
系重合
:
:
r x, y, z, t r x , y , z ,t
Y
Y'

v
正变换
x x vt
t t
狭义相对论的重点与难点
本章重点： 1、深刻理解经典时空理论和迈克尔逊实验； 2、熟记狭义相对论基本原理、洛仑兹变换； 3、理解同时的相对性和尺缩、钟慢效应，能够熟练利用洛仑兹速度变换解决具体问题； 4、了解相对论四维形式和四维协变量； 5、掌握相对论力学的基本理论并解决实际问题。本章难点： 1、同时的相对性、时钟延缓效应的相对性； 2、相对论四维形式的理解； 3、电动力学相对论不变性的导出过程。*

电动力学课件1-1电磁现象的普遍规律

电荷守恒定律
在任何封闭系统中，总电荷量保持不变，即电荷既不会被创生也不会被消灭。
电容
描述电场储存电荷能力的物理量，与电场的大小和极板间的
距离有关。
静磁现象
01
02
03
04
静磁场
由静止的磁铁或电流产生的磁场，其磁力线是闭合的。
磁感应现象
当导体在磁场中运动时，导体中会产生电动势或电流的现象
。
电磁现象的普遍规律
目录
• 电磁现象的起源 • 电磁场的基本性质 • 麦克斯韦方程组 • 电磁波的传播 • 电磁波的应用
01
CATALOGUE
电磁现象的起源
静电现象
静电现象
指静止的电荷在宏观上产生的各种物理现象，如电荷的吸引
和排斥。
电场
静电现象的产生与电场有关，电场是由电荷产生的特殊物质形态，对处于其中的电荷施加作用力。
电磁波的波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离。单位是米（m）。
电磁波的频率
电磁波的频率是指单位时间内波动的次数，单位是赫兹（Hz）。频率越高，波长越短。
电磁波的性质
电磁波的波动性
电磁波具有波动性，表现为振动、传播和干涉等现象。
电磁波的粒子性
电磁波也具有粒子性，表现为能量、动量和质量等特性。
例如，X射线、磁共振成像（MRI）等影像诊断技术利用电磁波生成人体内部结构的图像，有助于医生准确诊断病情。
电磁波在医学中的应用对于提高医疗水平和改善患者生活质量具有重要意义。
THANKS
感谢观看
磁荷观点
与电荷类似，认为磁铁有北极和南极两种磁荷，磁力线从北
极出发回到南极。
磁阻

电动力学PPT课件

8
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3、电位移矢量的引入
E
f
P
0
P P
(0E P) f
D 0E P
存在束缚电荷的情况下，总电场包含了束缚电荷产生的场，一般情况自由电荷密度可知，但束缚电荷难以得到(即使实验得到极化强度,他的散度也不易求得)为计算方便，要想办法在场方程中消掉束缚电荷密度分布。
在电磁场频率很高时，情况更复杂，介质会出现色散现象。
即使在电磁场较弱的情况，表现为频率的函数。
3、导体中的欧姆定律
J E
J E
电导率
20作21/4/8业：P46-47 7、9
16
机动目录上页下页返回结束
感谢您的阅读收藏，谢谢！
的不均匀会出现宏观电流，称为
磁化电流。
Im
S Jm dS
ni a dl
L
M dl
L
Jm M
2021/4/8
10
3、极化电流密度
JP
P t
4、磁场强度
实质是电场变化率
介质中的磁场由 J f J P J M J D 共同决定
2021/4/8
11
机动目录上页下页返回结束
20用21/4/下8 ，导致带电粒子的定向运动，形成电流。
6
二、介质存在时电场的散度和旋度方程
1、极化强度
dS
P
lim
pi
V 0 V
2、极化电荷密度
-q lS
+q
nql dS np dS P dS
V
PdV
P dS
S
P P
2021/4/8
由于极化，分子或原子的正负电荷发生位移，体积元内一部分电荷因极化而迁移到的外部，同时外部也有电荷迁移到体积元内部。因此体积元内部有可能出现净余的电荷（又称为束缚电荷）。

电动力学课件

根据不同的交界条件，边界条件可分为第一类边界条件、第二类边界条件和第三类边界条件。
04 电磁波的传播
电磁波的产生与性质
电磁波的产生
电磁波是由变化的电场和磁场交替产生并相互激发而传播的。当电荷在空间中运动或磁场发生变化时，就会在空间中产生电磁波。
电磁波的性质
电磁波在空间中传播，具有波粒二象性。它们具有振幅、频率、相位等波动性质，同时也具有能量、动量等粒子性质。
电磁波的反射与折射
电磁波的反射
当电磁波遇到不同介质的分界面时，一部分能量会反射回原介质，剩余能量则继续传播。反射的程度取决于两种介质的性质以及电磁波的入射角度。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，这种现象称为折射。折射的程度取决于两种介质的性质以及电磁波的入射角度。
矢量势的定义与计算
矢量势的基本定义
矢量势是用来描述磁场的一种物理量，它与磁矢势共同描述磁场。
矢量势的计算方法
通过定义磁矢势和电荷分布，利用安培定律和麦克斯韦方程组计算矢量势。
磁场的边界条件
边界条件的概念
磁场的边界条件是指在磁场与其它媒质（如真空、导体或介质）交界处磁场的行为。
边界条件的分类
电场是电荷周围空间中存在的特殊物质，由电荷产生并受到电荷的影响。
电场具有传递性和无色性，即电场可以传递电荷之间的相互作用力，且电场本身不具有颜色。
电场具有叠加性和穿透性，多个电荷产生的电场可以叠加，且电场可以穿透某些物质。
电势的定义与计算
电势是描述电场中某一点电荷所具有的势能大小的物理量，通常
衍射实验结果表明，当电磁波通过一个小缝时，会在远处产生一个明亮的衍射图案，这个图案是由不同方向的波组成的，它们相互叠加产生干涉现象，形成明暗相间的条纹。

《电动力学》ppt课件

应用举例
利用毕奥-萨伐尔定律计算长直导线、圆电流线圈、无限长载流螺线管等电流分布下的磁场分布。
矢量磁位和标量磁位引入
矢量磁位定义
为简化磁场计算，引入矢量磁位A，使得 B=∇×A。
标量磁位定义
在不存在电流的区域，可以引入标量磁位φm，使得A=-∇φm。
应用举例
利用矢量磁位和标量磁位求解无界空间中的恒定磁场问题，如磁偶极子、磁多极子等。
超导材料与电磁学探讨超导材料在电磁学领域的应用前景，如超导磁体、超导电机等。
无线充电技术
介绍无线充电技术的基本原理和发展趋势，以及电磁学在其中的关键作用。
量子电磁学
概述量子电磁学的基本概念和研究方向，如量子霍尔效应、拓扑物态等。
生物电磁学
探讨生物电磁学在医学、生物学等领域的应用，如生物电磁成像、神经电磁刺激等。
天线设计方法
根据需求选择合适的天线类型（如偶极子天线、微带天线等），确定工作频率、带宽、增益等参数，进行仿真优化和实物测试。
无线通信系统基本原理简介
无线通信系统组成
包括发射机、信道、接收机等部分，实现信息的传输和接收。
无线通信基本原理
利用电磁波作为信息载体，通过调制将信息加载到载波上，经过信道传输后，在接收端进行解调还原出原始信息。
静电场能量计算
可通过对能量密度在整个场空间内的积分得到。
静电场能量转换
当电荷在静电场中移动时，静电能与其他形式的能量之间可发生转换，如机械能、热能等。
03
恒定磁场分析与应用
毕奥-萨伐尔定律及磁场强度计算
毕奥-萨伐尔定律内容
描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场。
磁场强度计算
通过毕奥-萨伐尔定律，可以计算载流导线在空间任意一点处的磁场强度。

《电动力学》课件

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。

电动力学课件

总磁场的旋度和散度方程
旋度方程
（1）B 为总磁感应强度（2）若 J t 0， B 仍为有旋场
散度方程
E B 0 J 0 0 t
（3）可认为磁场的一部分直接由变化电场激发
B＝0
三. 真空中电磁场的基本方程 ——麦克斯韦方程组
S
对方程组的分析与讨论
（1）真空中电磁场的基本方程揭示了电荷和电流分别激发电场和磁场，时变电磁场相互激发。微分形式反映点与点之间场的联系，积分方程反映场的局域特性。
（2）是线性偏微分方程组
它们有6个未知变量（ E , E , E , B , B B ）、8个标量方 x y z x y, z 程，因此有两个不独立。一般认为后两个方程为附加条件，它可由前两个方程导出。
B Ei t
1）它反映感应电场为有旋场（又称漩涡场）,与静电场本质不同。 2）它反映变化磁场与它激发的变化电场间的关系，是电磁感应定律的微分形式。
• 感应电场的散度方程
由于感应电场不是由电荷直接激发，因此假设

S
Ei dS 0
Ei 0
一般情况下，电场是有旋有源场，它不仅可以由电荷直接激发，也可以由变化磁场激发。
二. 位移电流假设
对于静磁场： B 0 J 与 J 0 相一致
对非稳恒电流产生的磁场，若上式仍成立，则与电荷守恒发生矛盾！由于电荷守恒是更普遍的规律，所以应该修改安培环路定理，为此麦克斯韦假设总电流：J J D B 0 J J D 位移电流假设
在线圈中产生电动势就说明线圈中存在电场，因为电动势使闭合线圈中的电荷产生的运动是通过电场力实现的

电动力学第一章.ppt

（1）库仑定律：
F

k
Q1Q2 r3
r
实验表明, 长度的数量级为1109cm时, 精确成立. 当距离较
小时,例如,卢瑟福由薄箔对粒子的散射的分析证实：假定可以
把粒子和原子核当作静电相互作用的经典点电荷看待,并且可以
忽略电子的电荷云,则一直到距离的数量级为10-11cm时,库仑定律
仍然有效. 当距离更小时,必须用相对论性量子力学,这时强相互
作用使问题复杂且难于解答. 然而,用质心系能量高达5GeV的阳、
阴电子做的弹性散射实验表明,量子电动力学(点电子与无质量光
子相互作用的相对论性理论)一直到距离的数量级为10-15cm时保
持有效. 结论:在整个经典距离范围乃至深入到量子领域,光子
质量可以当作为零(力的平方反比律成立). 已经知道平方反比律
第一章电磁现象的普
遍规律
电磁场的描述
电磁现象的描述
电磁场由随时空变化的两个矢量函数描述
电场强度 E(x, y, z,t)
磁感应强度 B(x, y, z,t)
电磁场的运动规律

求描述电磁场的物理量(

E ，B
)的时空变化关系
数学上，就是求( E ，B )所满足的偏微分方程
§1.1 电荷和电场
内容概要
1. 库仑定律 2. 高斯定理和电场的散度 3. 静电场的旋度
1. 库仑定律(1785年)

F
q2
12
F

1
4π 0
QQ' r3
r
r
q1
er12
q1

F 21
q2
r
er21
r为由Q到Q 的矢径. 0是真空电容率(真空介电常量).