清华大学张斌电动力学1资料
电动力学——精选推荐
电动⼒学电动⼒学第⼀章静电场⼀、考核知识点1、真空与介质中静电场场⽅程，场的性质、物理特征。
2、电场的边值关系、在两种介质分界⾯上电场的跃变性质。
3、由场⽅程、边值关系，通过电荷分布确定场分布及极化电荷的分布。
4、静电场的势描述。
由势分布确定场分布、荷分布；通过静电势的定解问题，确定静电势的分布、场分布及介质极化性质的讨论。
⼆、考核要求（⼀）、场⽅程、场的确定1、场⽅程，场的边值关系，体、⾯极化电荷密度的确定式等规律的推导。
2、识记：（1）、真空与介质静电场⽅程。
（2）、电场的边值关系。
（3）、体、⾯极化电荷密度的确定式。
3、领会与理解：（1）、静电场的物理特征。
12（2）、P D E ,,与电荷的关系，⼒线分布的区别与联系。
（3）、在介质分界⾯上场的跃变性质。
4、应⽤：通过对称性分析，运⽤静电场的⾼斯定理确定场，讨论介质的极化，正确地由电荷分布画出场的⼒线分布。
（⼆）、静电势1、静电势⽅程、边值关系的推导。
2、识记：静电势的积分表述、势⽅程、势的边值关系、势的边界条件、唯⼀性定理。
3、领会与理解：势的边值关系与边界条件，荷、势与场的关系，解的维数的确定，电像法的指导思想与像电荷的确定。
4、应⽤：求解静电势定解问题的⽅法（分离变量法、电像法）的掌握及应⽤，求解的准确性，场的特征分析及由势对介质极化问题的讨论。
第⼆章稳恒磁场⼀、考核知识点1、电荷守恒定律。
2、稳恒磁场场⽅程，场的性质特点。
3、由场⽅程，通过流分布确定场分布与磁化流。
4、磁场的边值关系。
5、稳恒磁场的⽮势。
6、由磁标势法确定场。
3⼆、考试要求1、规律的推导：真空、介质中稳恒磁场场⽅程，电荷守恒定律的微分表述，体、⾯磁化电流密度的确定式，磁场的边值关系，⽮势⽅程及其积分解，磁标势⽅程和边值关系等。
2、识记：电荷守恒定律，稳恒磁场场⽅程，体、⾯磁化电流密度的确定式，⽮势引⼊的定义式，磁标势引⼊条件，磁场的边值关系，0=f α情况磁标势的边值关系。
清华大学张斌电动力学1
电场强度（electric field） 电场强度E 被定义为电位电荷在场中所受的力。若电荷q0 在场中某处 r 受力 F ， 则该处的电场强度为
E(r ) F / q0
1
库仑定律告诉我们，一个点电荷 q 周围的电场分布为
E
q e( r ) 2 40 r
电场的叠加原理 多个电荷同时产生的电场
j d
S
而流出去的电量应该等于封闭曲面S内总电荷在单位时间内的减少量，即
d d j d dt V S
根据Gauss’ theorem，有
( j )d 0 t V
由于曲面S是任意选取的，所以被积函数恒为零，即
j 0 t
由此可得到结论：
q E d 0 S 0
q在S面 内 q在S面 外
根据叠加原理，在点电荷系场中，则存在着如下形式：
E d ( E1 E2 Ek En ) d
S S
设q1,q2,· · · qk在S内，qk+1,qk+2,· · · qn在S外，则有
S
1 4 0
qd q / 0
d
θ S r
d
d
E
q
b) 如果点电荷q在S面外，把S面分成两部分，照明部分S2和阴影部分S1
d 1
1
S
d
2
E
q
d
d 2
S1
q E ds d d 0 4 0 S S1 S2
这就是真空中的 Maxwall's equations
高等电动力学1_2
Inhomogeneous generalized wave equation of sources and
with
General form – Inhomogeneous generalized wave equations
Wave Equations in Uniform Simple Media
Chapter 1 Basic Electromagnetic Theory
• • • • • • • • • Experimental laws in electromagnetism Maxwell’s hypothesis of displacement current Basic Maxwell’s equations in integral form Basic Maxwell’s equations in differential form Maxwell’s equations in material media Complex Maxwell’s equations Boundary conditions Wave equations and Helmholtz’s equations Poynting’s theorem
Boundary Conditions
Boundary equations on the boundary surface other than perfect conductor surface
Boundary Conditions
Short circuit surface
Surface of a perfect conductor
Boundary Conditions
Boundary Conditions
2024版电动力学高教第三版5精品课件
电势与电势差
电势
描述电场中某点的电势能高低，是标量，具有 相对性。通常选择无穷远处为电势零点。
电势差
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。
等势面
电势相同的点构成的曲面，与电场线垂直，且 等势面上移动电荷时电场力不做功。
静电场中的导体和电介质
导体的静电平衡
导体内部没有电荷定向移动的状态。在此状态下，导体内 部电场强度为零，电荷分布在导体表面，且表面附近场强 方向与表面垂直。
电磁波的传播方式
电磁波以光速在空间中传播，不需要介质支持，具有横波性质。
电磁波的传播特性
电磁波在传播过程中遵循惠更斯原理，即波前上的每一点都可以看作是新的波源，发出次级 波。这些次级波的包络面形成新的波前，继续向前传播。
电磁波的性质和特点
电磁波的性质
电磁波具有能量、动量、角动量等物理量，可以携带信息并进行传 递。
互感现象是指两个线圈之间存在磁耦合，当一个线圈中的电流发生变化时， 在另一个线圈中产生感应电动势的现象。
自感和互感现象在电路分析中非常重要，它们会影响电路中的电压、电流 和功率等参数。
暂态过程分析
1
暂态过程是指电路从一个稳定状态过渡到另一个 稳定状态的过程。在这个过程中，电路中用
用于计算复杂载流导线产生的磁场，或求解某些具有对称性的磁场问题。
03
安培环路定律与库仑定律的比较
两者都是描述场与源之间关系的定律，但安培环路定律描述的是磁场与
电流之间的关系，而库仑定律描述的是电场与电荷之间的关系。
04 电磁感应与暂态 过程
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律指出，当一个回路中的磁 通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势。
电动力学第三版pdf
电动力学第三版pdf1.引言电动力学是电磁学中最基础的分支之一，主要研究电场和磁场的产生、作用及其相互作用的规律。
电动力学在现代物理学、电子工程学以及许多其他科学领域中都有着广泛的应用。
自1820年奥斯特发现电流所产生的磁场以来，电磁理论经历了一系列重要的发展演变，最终在麦克斯韦时代得到了完美的阐述和表述。
目前，电动力学的研究已经深入到了极小的粒子水平，成为物理学、工程学以及现代信息科技的基础。
2.基本原理电动力学研究的是电荷及其运动所产生的电场、磁场和电磁力的作用规律，这里介绍一些基本原理。
2.1真空中的电场在真空中放置两个电荷，它们之间会产生电场。
电场是指电荷周围的空间中，每个位置受到的电力作用大小和方向的描述。
电场通过场强E来描述，单位是牛/库仑。
两个点电荷Q1和Q2之间电势能U可以用电势差计算:U=k*Q1*Q2/d其中k为库仑常数（8.9876×109牛·米²/库仑²），d为两个电荷之间的距离。
电荷q在电场E中所受到的电场力F可以根据库仑定律计算:F=qE2.2真空中的磁场通电导线周围的磁场也与电场一样，可以用磁场强度B表示，单位是特斯拉。
根据安培环路定理，通过一定面积的环路所包围的通电导线电流的总和等于环路上产生的磁通量，即如果有一个平面的环路，它的一周包围线导体，则磁场强度B的大小可以计算为: B=mu*I/2*pi*R其中mu为磁导率，R为环路的半径，单位均为SI单位。
根据安培定律，通过回路内的各点产生的磁场的代数和等于该回路所围面积的磁通量的变化率。
2.3电磁感应定律法拉第感应定律是关于电磁感应的基本定律之一，其主要表述是：当导线中存在变化的磁通量时，沿导线方向会产生加在其上的电动势。
即:E=-Δϕ/Δt其中E为感应电动势，ϕ为磁通量。
电磁感应定律在电动力学以及现代工程学中都有着广泛的应用，如变压器、电动机等设备均基于此原理。
3.应用电动力学是许多现代技术的基础，在电子工程、通讯、计算机、光学和生物医学等领域都有广泛应用。
电动力学第三版pdf
电动力学第三版pdf
电动力学第三版是将电动力学相关理论与应用实践相结合的一部
权威性的综合性专著。
书中分为四大部分，共13章，分别介绍了定常
电动力学、非定常电动力学、无穷连接电动机及应用以及新发展等内容。
第一部分概述了电动力学的基本概念和定义，主要包括电磁学、
磁扰研究、磁电回路的基本概念、变矩电机的动态参数计算、有源电
路的集总电子元器件以及激励系统与其功率因数及电尽头电路等知识。
第二部分主要讨论电动力学中非定常现象的原理及建模，主要内
容包括电磁输运、非定常振荡、非定常分析及控制等。
第三部分提出无穷非标准连接的电动力学模拟方法，主要包括感
应式电动机、永磁电动机、交流传动及新型电机发电机的特性、参数
及数字模拟。
第四部分是有关电动力学的应用和新发展，它介绍了电励力发动
机的范例以及应用场合等。
同时，书中也讨论了相关新发展话题，如
永磁驱动电机、智能电势研究等。
《电动力学》教学大纲
《电动力学》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称 Electrodynamics 课程代码 PHYS3003课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学学 分 4学分 学 时 72学时主讲教师 修订日期 2021年6月指定教材 郭硕鸿，电动力学（第3版）， 北京：高等教育出版社，2008.二、课程目标（一）总体目标：让学生通过本课程的学习掌握电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质之间的相互作用规律；具备分析和处理一些电磁场基本问题的初步能力；在教学中通过对科研前沿课题、新技术应用以及科研案例的教学和讨论，强化学生对电动力学基本概念和基本原理的理解，提高逻辑思维与公式推导的能力，并能应用这些基本概念和规律解释新的现象，培养学生科学地分析和解决问题的能力，提高学生的科学素质，使学生系统地掌握电磁场理论的基本规律和内在联系，以及狭义相对论中时空的基本性质。
最终使学生体会物理学思想及科学方法，更好地理解科学本质，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观。
（二）课程目标：课程目标1：通过系统的学习电磁场运动的基本规律，让学生掌握静电场、静磁场、电磁波的传播等电磁现象的普遍规律，加深对电磁场和时间空间基本性质的理解，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观。
课程目标2：获得在本门课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力，让学生从学习《电动力学》中掌握理论体系建立过程中的思想方法，并为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。
课程目标3：适当介绍一些与本课程相关的前沿课题，如阿哈罗诺夫－玻姆效应，超导体的电磁场性质，人工电磁材料，引力波等以开阔学生的眼界，培养学生探索物理前沿的兴趣和能力。
课程目标4：通过学习和了解电动力学发展史、重大科学事件和物理学家故事等，体会物理学家的物理思想和科学精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。
通过科学家的人文示范，给学生积极正面影响。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求（及对应关系说明）课程目标1 第〇章 数学知识准备第一章 电磁现象的普遍规律第二章 静电场第三章 静磁场第四章 电磁波的传播第五章 电磁波的辐射第六章 狭义相对论7-2具有终身学习的意识，了解物理学前沿和物理教学领域及国际发展动态。
清华大学842电动力学考研参考书目、考研真题、复试分数线
清华大学842电动力学考研参考书目、考研真题、复试分数线842电动力学课程介绍电动力学是研究电磁现象的经典的动力学理论，它主要研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。
同所有的认识过程一样，人类对电磁运动形态的认识，也是由特殊到一般、由现象到本质逐步深入的。
人们对电磁现象的认识范围，是从静电、静磁和似稳电流等特殊方面逐步扩大，直到一般的运动变化的过程。
在电磁学发展的早期，人们认识到带电体之间以及磁极之间存在作用力，而作为描述这种作用力的一种手段而引入的场的概念，并未普遍地被人们接受为一种客观的存在。
人们已经认识清楚，电磁场是物质存在的一种形态，它可以和一切带电物质相互作用，产生出各种电磁现象。
电磁场本身的运动服从波动的规律。
这种以波动形式运动变化的电磁场称为电磁波。
电动力学是研究电磁现象的动力学理论电动力学的任务就是阐述电磁场及与物质相互作用的各个特殊范围内的实验定律，并在此基础上阐明电磁现象的本质和它的一般规律，以及运用这些规律定量地处理各种电磁问题、研究各种电磁过程。
电动力学中解释电磁现象的基本规律的理论，是19世纪伟大的物理学家麦克斯韦建立的方程组。
麦克斯韦方程组是在库仑定律(适用于静电)、毕奥-萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律等实验定律的基础上建立起来的。
通过提取上述实验定律中带普遍性的因素，并根据电荷守恒定律引入位移电流，就可以导出麦克斯韦方程组。
在物理上，麦克斯韦方程组其实就是电磁场的运动方程，它在电动力学中占有重要的地位。
电磁试验另一个基本的规律就是电荷守恒定律，它的内容是：一个封闭系统的总电荷不随时间改变。
近代的实验表明，不仅在一般的物理过程、化学反应过程和原子核反应过程中电荷是守恒的，就是在基本粒子转化的过程中，电荷也是守恒的。
麦克斯韦方程组给出了电磁场运动变化的规律，包括电荷电流对电磁场的作用。
对于电磁场对电荷电流的作用，则是由洛伦兹力公式给出的。
将麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式和带电体的力学运动方程联立起来，就可以完全确定电磁场和带电体的运动变化。
电动力学(第三版)
该书是作者在1997年所编《电动力学（第二版）》的基础上，根据电动力学学科的发展和教学实践的需要修 订而成的。该次修订，在保持原书整体结构精炼、严谨，叙述简明、流畅，便于教学的特色下，改写了部分内容， 新增了部分内容，除对个别地方作出修改与校订之外，主要的改动有：第三章改写了“超导体的电磁性质”一节， 增加了伦敦理论中超导电流与矢势的局域关系、指出伦敦局域理论所给出的磁场在超导体内的穿透深度与实验结 果的偏离，增加了皮帕德非局域修正，以及若干例题；第四章新增了“光子晶体”和“光学空间孤子”；第七章 新增了“原子光陷阱”。此外，为了减少篇幅，删减了第六章第1节“相对论的实验基础”中有关相对论效应实验 验证的部分简要陈述（因为在后面的第3节和第4节中分别提到了相关效应的重要实验验证）。中山大学佘卫龙教 授提供了建议。
教材目录
（注：目录排版顺序为从左列至右列）
教学资源
《电动力学（第三版）》有学习辅导书——《电动力学（第三版）学习辅导书》。 《电动力学（第三版）》配有数字化资源。
教材特色
该版教材，做到既重视基本理论，又扩展学生视野，引导学生学科前沿的发展动态，训练学生提出问题和解 决问题的能力，激励学生的创新精神。
2008年6月，《电动力学（第三版）》由高等教育出版社出版发行。
2012年11月21日，《电动力学（第三版）》入选中华人民共和国教育部第一批“十二五”普通高等教育本科 国家级规划教材书目。
内容简介
该书共7章，第一章讲解电荷和电场、电流和磁场、麦克斯韦方程组、介质的电磁性质、电磁场边值关系、电 磁场的能量和能流，第二章讲解静电场的标势及其微分方程、唯一性定理、拉普拉斯方程分离变量法、镜像法、 格林函数、电多极矩，第三章讲解矢势及其微分方程、磁标势、磁多极矩、阿哈罗诺夫玻姆效应、超导体的电磁 性质，第四章讲解平面电磁波、电磁波在介质界面上的反射和折射、有导体存在时电磁波的传播、谐振腔、波导 等，第五章讲解电磁场的矢势和标势、推迟势、电偶极辐射、磁偶极辐射和电四极辐射、天线辐射、电磁波的衍 射、电磁场的动量，第六章讲解相对论的实验基础、相对论的基本原理洛伦兹变换、相对论的时空理论、相对论 理论的四维形式、相对论力学等，第七章讲解运动带电粒子的势和辐射电磁场、切连科夫辐射、带电粒子的电磁 场对粒子本身的反作用、电磁波的散射和吸收介质的色散等，书后有矢量分析、轴对称情形下拉普拉斯方程的通 解、国际单位制和高斯单位制中主要公式对照表三个附录。
电动力学01-02 前言及数学准备-31页精选文档
10 2 GHz 1
10 - 2 10 - 4 10 - 6 10 - 8 10 - 10 10 - 12 10 - 14
1μm 1nm
电磁波波长范围
波的名称
长波 中波
短波 超短波
微波 毫米波
红外线
可见光
紫外线
x射 线 射 线
13
前言：课程简介
应用举例：微波炉怎样把食物加热的? 电磁炉?
14
前言：数学准备
10
前言：课程简介
电动力学理论的建立过程
1785年 库仑 Coulomb
1820年 奥斯特 Oersted 安培 Ampere 1831年 法拉第 Faraday
1864年 麦克斯韦 Maxwell
1888年 赫兹 Hertz
1905年 爱因斯坦 Einstein
11
前言：课程简介
本课程的应用意义 在生产实践和科学技术领域内存在着大量和电磁场有关的问题。
axbxaybyazbz
• 出发点是麦克斯韦方程组，尤其是微分形式。 • 狭义相对论对于运动物体电动力学是不可缺少的内容。没有狭
义相对论，电磁理论是不完整的。 • 电动力学是讨论电磁场运动的普遍规律。
9
前言：课程简介
电动力学的发展
顿牟掇芥，磁石引针-王充（公元27～约97）《论衡·乱龙篇》 1785 库仑定律 1820 电流的磁效应（毕－萨定律） 1822 安培作用力定律 1827 安培发表“电动力学理论” 1831 电磁感应（法拉第），场的概念 1856-1873 麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在 1881-1887 迈克尔逊实验（1881），迈-莫雷实验（1887） 1888 赫兹证实电磁波存在 1905 狭义相对论（爱因斯坦“论运动物体的电动力学”） 1926 量子力学 1948-1950 量子电动力学
电动力学教程
电动力学教程第一章电动力学的基本概念和原理1.1 电动力学的起源和发展1.2 电荷、电场和电势1.3 静电场和电场线1.4 电荷的运动和电流1.5 电磁感应和法拉第定律1.6 安培环路定理和电磁场的旋度1.7 电磁波和辐射现象第二章电场和电势2.1 电场的定义和性质2.2 电势的概念和计算方法2.3 电势能和电场的关系2.4 点电荷和电偶极子的电势分布2.5 电势的叠加原理和电势的连续性2.6 电场和电势的能量密度第三章静电场和电荷分布3.1 静电场的高斯定律和电通量3.2 静电场的电势分布和电势差3.3 静电场的边界条件和电势的唯一性3.4 电介质中的静电场和极化效应3.5 静电场的能量和能量密度第四章电流和电阻4.1 电流的定义和电流密度4.2 电阻和欧姆定律4.3 导体中的电场和电势分布4.4 电阻的材料特性和电阻率4.5 稳恒电流和电源的内阻4.6 电流的连续性方程和电流的守恒定律第五章磁场和磁感应5.1 磁场的定义和性质5.2 安培定律和磁场的环路积分5.3 磁场的旋度和磁场的矢势5.4 磁场中的洛伦兹力和磁场的能量密度5.5 磁感应和磁通量的定义和计算方法5.6 磁场的连续性方程和磁场的守恒定律第六章电磁感应和法拉第定律6.1 电磁感应的基本原理和法拉第定律6.2 磁场的变化和电动势的产生6.3 磁通量的变化和楞次定律6.4 互感和自感的概念和计算方法6.5 电磁感应的应用和电磁感应现象第七章电磁波和辐射现象7.1 电磁波的产生和传播7.2 电磁波的性质和特点7.3 电磁波的传播速度和波长7.4 电磁波的能量和能量密度7.5 辐射现象和辐射场的特性7.6 电磁波的应用和辐射的危害以上是一份电动力学教程的大致内容，希望能够帮助读者理解电动力学的基本概念和原理。
通过对电场、电势、静电场、电荷分布、电流、磁场、电磁感应、电磁波等内容的介绍，读者能够全面了解电动力学的基础知识，为进一步学习和研究电动力学打下坚实的基础。
电动力学(全套课件)ppt课件(2024)
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。
揭示物质的电磁性质
物质的电磁性质，如导电性、介 电常数、磁导率等，都可以通过 电动力学进行研究和解释。
2024/1/28
28
电动力学在工程技术中的应用
电气工程
在电气工程中，电动力学用于研 究电磁场与电路元件的相互作用 ，以及电磁场在电路中的传播和
静电场
2024/1/28
7
库仑定律与电场强度
2024/1/28
库仑定律
01
描述两个点电荷之间的相互作用力，与电荷量的乘积成正比，
与距离的平方成反比。
电场强度
02
表示电场中某点的电场力作用强度，是矢量，其方向与正电荷
在该点所受电场力的方向相同。
电场强度的计算
03
通过库仑定律和叠加原理计算多个点电荷在某点产生的电场强
2024/1/28
5
电动力学与经典物理学的关系
2024/1/28
继承与发展
电动力学是经典物理学的一个重要分 支，继承了经典物理学的许多基本概 念和原理，并在其基础上进行了发展 。
深化与拓展
电动力学不仅深化了人们对电磁现象 的认识，而且拓展了物理学的研究领 域，为现代物理学的发展奠定了基础 。
6
02
17
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
2024/1/28
18
安培环路定理与磁通量
01
安培环路定理 的表述与证明
02
磁通量的定义 与计算
2024/1/28
安培环路定理 的应用举例
《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。
《电动力学电子教案》课件
《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。
2024版《电动力学》ppt课件
电势分布及等势面描绘方法
电势定义
单位正电荷在电场中某点所具有的电势能。
电势差与电势分布
描述电场中两点间电势的差值，电势分布可通过求解泊松方程或 拉普拉斯方程得到。
等势面描绘
电势相等的点构成的曲面，其描绘方法包括解析法、图解法等。
2024/1/24
10
导体在静电场中特性研究
导体静电平衡条件
导体内部电场强度为零，电荷只分布在导体表面。
物理意义
揭示了电磁现象的基本规律，是电磁学的基础理 论。
方程组包括
高斯定律、高斯磁定律、麦克斯韦-安培定律和法 拉第感应定律。
2024/1/24
5
电磁波传播特性及波动方程
2024/1/24
电磁波
01
电场和磁场相互激发并在空间中传播形成的波动现象。
传播特性
02
电磁波在真空中以光速传播，具有能量和动量。
铁磁材料在恒定磁场中表现出非线性、磁饱和、磁滞等特性。
2024/1/24
03
应用举例
利用铁磁材料的特性制作电感器、变压器、电机等电气设备，以及用于
磁记录、磁放大等领域。
16
恒定磁场能量储存与转换
2024/1/24
恒定磁场能量密度 恒定磁场中储存的能量与磁场强度的平方成正比，能量密 度w=(1/2)BH。
26
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。
2024/1/24
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。
无线通信关键技术
包括调制与解调、信道编码与解码、多址接入、 抗干扰等技术，保证通信系统的可靠性和有效 性。
314406858_高等电动力学1
Curl (Rotation) – Surface density of the circulation along a closed counter, taking in the direction of the maximum value. The n component of the curl, Surface density of the circulation, where n is the direction of the normal unit vector of the surface element DS Curl A In rectangular coordinates The curl of a vector function is still a vector function. Stoke’s theorem Surface S is enclosed by a closed counter l
Divergence
Curl Laplacian
Vector
Vector Scalar
Scalar
Vector Scalar
Maxwell equations in Differential Form
The divergence equations
Gauss's law for electric fields and magnetic fields Applying the definition of divergence
电信科学技术研究院研究生部
Chapter 1 Basic Electromagnetic Theory
• • • • • • • • • Experimental laws in electromagnetism Maxwell’s hypothesis of displacement current Basic Maxwell’s equations in integral form Basic Maxwell’s equations in differential form Maxwell’s equations in material media Complex Maxwell’s equations Boundary conditions Wave equations and Helmholtz’s equations Poynting’s theorem
电动力学知识总结
适用标准文案第一章电磁现象的广泛规律§电荷与电场1、库仑定律（ 1）库仑定律如图 1-1-1 所示，真空中静止电荷 Q'对另一个静止电荷Q 的作使劲 F 为F1Q 'Q3 r r '（）40 r r '式中0 是真空介电常数。
（ 2）电场强度E静止的点电荷 Q'在真空中所产生的电场强度 E 为1Q '3 r'Er 'r4 0r（ 3）电场的叠加原理N 个分立的点电荷在r 处产生的场强为N'E Q ir i'3rri'i 1 40r体积 V 内的体电荷散布r '所产生的场强为E1r ' dV 'r r '40V' 3r r式中 r '为源点的坐标，r为场点的坐标。
2、高斯定理和电场的散度（1.1.2 ）（1.1.3 ）（1.1.4 ）高斯定理：电场强度 E 穿出关闭曲面S的总电通量等于S 内的电荷的代数和( Q i ) 除以0 。
用公式表示为i1Q i（分别电荷情况）（ 1.1.5 ）E dSSi或1dV（电荷连续散布情况）（ 1.1.6 ）E dSS V此中 V 为 S 所包住的体积， dS 为 S 上的面元，其方向是外法线方向。
应用积分变换的高斯公式E dS EdV（ 1.1.7 ）S V由（ 1.1.6 ）式可得静电场的散度为1E3.静电场的旋度由库仑定律可推得静电场 E 的环量为E dl0（ 1.1.8 ）L应用积分变换的斯托克斯公式E dl E dSL S从（ 1.1.8 ）式得出静电场的旋度为E0（ 1.1.9 ）§ 电流和磁场1、电荷守恒定律不与外界交换电荷的系统，其电荷的代数和不随时间变化。
对于体积为V ，界限面为 S 的有限地区内，有Jd dV（ 1.2.1 ）dSSdtV或J0 （ 1.2.2 ）t这就是电荷守恒定律的数学表达式。
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库仑定律告诉我们，一个点电荷q 周围的电场分布为
1q
E 4 0 r 2 e(r )
电场的叠加原理
多个电荷同时产生的电场 E(r ) E1(r ) E2 (r ) 即
E(r )
1
4 0
n i 1
qi |
e(r r ri
ri) |2
一般地，引入电荷密度 来描写源的电量分布，它产生电场为
r) d
毕奥——萨伐尔定律（Biot-Savart’s law)
（3）磁场对电流的力密度为
f jB
洛伦兹力公式
磁场的散度和旋度
B(r)
0 4
V
j (r) e(r r r 2
r)
d
0 4
V
j(x)
1 r r
d
式中
0 4
V
1 r r
j(
x)d
是对场点
r
微分，与源点
r无关，运用公式
(f )
f
f
从而得到
ห้องสมุดไป่ตู้
B(r)
0 4
V
j (r) r r
d
因为积分是对 r而言的，所以 可以提到积分号外，故
B(r )
A(r)
其中
A(r)
0 4
V
j (r) r r
d
B 0
这是磁感应强度满足的一个微分方程
磁场的旋度
B A ( A) 2 A
先看右边第一项
2
V
j (r) r r
d
0 4
V
j (r) 2
1 r r
d
利用
2
1 r r
4 (r r)
2
A(r )
0
4 V
0
j (r) 4
j (r)
(r
(r
r)d
r)d
0
V j(r )
最后得到
B(r)
(
A)
2
A
0 j (r)
至此，我们得到了静磁场的两个基本方程：
若空间存在n个电荷q1, q2···qn，这时任意一个电荷qj，受到其它所有电
荷对它的作用力为
Fj
1
4 0
i j
q jqi 2 rj ri
e( rj
ri )
电场强度（electric field）
电场强度E被定义为电位电荷在场中所受的力。若电荷q0 在场中某处 r 受力 F ，
则该处的电场强度为
0 4
V
j (r) r r
d
1 r r
j (r)d
对于稳恒电流， j (r) 0 故有
A(r )
0 4
V
j (r)
r
r
d
0 4
S
j (r)
r
r
dS
由于电流应全部包含在积分区域内，因而在边界面上电流密度的法向分量应为零，
即得到
A 0
再看第二项
2A(r)
0 4
A(r )
0 4
V
j (r)
r
r
d
0 4
V
j (r)
r
r
d
运用公式
(f ) f f
得到
A(r)
0 4
V
1 r r
j (r)
1 r r
j(r)d
0 4
V
1 r r
j (r)d
因为
1 r r
1 r r
A(r )
0 4
V
(
1 r
r
)
j (r)d
E(r)
1
4 0
V
(r)e(r | r r |r
r
)
d
z
d
r
r r
r
P(x,y,z)
x
o
y
在源电荷为点状分布时，电荷密度用 函数表示
(r )
qi
(r
r)
i
静电场所满足的微分方程
按高斯定理，有
Ed
E
d
Gs表au示ss包’ t围he着or点em电主荷要q是的讨一论个电闭场合强面度，dE
的面积分，在点电荷场中，设 为s上的定向面元，以外法线
d
1
0
k
qi
i 1
q
0
这里q仅仅是封闭曲面S内的总电荷
对于连续分布的电荷体系来说，则有
S
E
d
1
0
V
d
因此，得到
V
Ed
1
0
d
V
因为，体积分是任意取的，所以两边被积函数必须相等
E
1
0
作为偏微分方程，只有此式不构成完备的方程组
因此，我们计算电场强度的旋度。由斯托克斯定理知
(
E)
d
LE
dl
0
S
P dl dr
O
最后，我们根据以下两个方程
1 E(r )
0
E(r ) 0
(r )
1.2 静磁场的方程式
电流密度（Current density)
j
v
电流强度(Current intensity)
单位时间内垂直穿过导线横截面的电量称为电流强度，用I表示，
显然I与 j 的关系为
位时间内穿过S曲面流j出去d的电量为
S
而流出去的电量应该等于封闭曲面S内总电荷在单位时间内的减少量，即
d dt
d
V
S
j
d
根据Gauss’ theorem，有
(
V
j
t
)d
0
由于曲面S是任意选取的，所以被积函数恒为零，即
j
0
t
这就是电荷守恒定律的数学表达式,也称连续性方程。
在稳定电流的情况下，由于 0 ，所以稳定电流条件为
第一章 经典电动力学基础
（电磁现象的普遍规律）
1.1 静电场的方程式
库仑定律（Coulomb’s law)
Coulomb’s law是描写真空中两个静止的点电荷q’和q之间相互作用
力的定律。其数学表达式为
F
1
4 0
qq r r
2
e(r
r)
z q’
r
q
r
o
y
x
叠加原理（principle of superposition)
方向为正。
a) 如果点电荷q在s面内 把单个电荷的电场公式代入右边
d
θ
E
S
r d
q d
E
d
S
S
1
4 0
q r3
r
d
S
1
4 0
qr cosd
r3
S
1 qcosd 4 0 r 2
S
1 qd 4 0 r 2
S
1
4
0
qd
q
/
0
d
θ
E
S
r d
q d
b) 如果点电荷q在S面外，把S面分成两部分，照明部分S2和阴影部分S1
t j 0
磁场（magnetic field)
稳定电流周围有静磁场，同时磁场对电流有作用力。与静磁场有关的规律有三点
（1） r 处的电流元
j (r)d
在
r 处产生的磁场 dB(r) 为
dB(r) 0 4
j(
r)
e(r
r r 2
r)
d
（2）满足叠加原理
B(r)
0 4
V
j(r) e(r r r 2
I
j
d
S
电荷守恒(Conservation of Charge) 对于封闭系统，总电荷保持不变。实验表明电荷是守恒的。即一处电
荷增加了，另一处的电荷必然减少，而且增加和减少的量值相等。 若在通有电流的导体内部，任意找出一个小体积V，包围这个体积的
闭合曲面为S，并且假定电流从体积V的一面流入，从另一面流出。单
d1
1
E
S
d
2
q
d d2
S1
S
E
ds
q
4
0
S2
d
S1
d
0
由此可得到结论：
E
d
q
0
S
0
q在S面内 q在S面外
根据叠加原理，在点电荷系场中，则存在着如下形式：
E
d
( E1
E2
Ek
En
)
d
S
S
设q1,q2,···qk在S内，qk+1,qk+2,···qn在S外，则有
S
E