电磁场与电磁波第3章.pptx

会计学;介质中的麦克斯韦方程预测;1. 介质特性：电偶极矩 、分子极化率 、极化矢量 ;3.1 电介质及其极化 ;3、束缚电荷（bound charge） ; 假设电场中分子内部的电荷q 在电场的作用下从它的平衡位置移动了一段距离x，如果被移动的电荷质量为m，其受到的恢复力与位移成正比，那么电荷的受力方程可以表示为 ; 在时谐电场中;若引入分子极化率 ;3.3 极化矢量 ;极化矢量的定义;与电荷密度;故有;在上式中令 ;3.5 高密度介质中的电场;气体中，由于分子的整体旋转热运动的结果，使内电场的取向随着分于一起旋转；因此其效应在作热平均值时抵消了，在宏观上就表现不出来．这时，可以简单地认为分子本身内部电荷的电场为零，对于晶体结论也是成立的。 ; 考察一种介质,它是由呈气态或液态的中性分子所组成。对于这种流体介质，一般可以认为它是各向同性的（isotropic）。由于单个分子中的电荷是分离的，所以如果施加一个电场就会产生介质的极化，极化的方向与所施加电场的相同。比如，在静电场的情况下，介质充斥于平行板电容器（parallel-plate Capacitor）的两个极板之间，介质中任一点处的场与下列因素有关： ;前面一种因素的作用较为简单，它可由单位面积上的自由电荷 来确定，其中包括了电解质的宏观效应的贡献，即 ;在对上述第二种因素的影响进行讨论时,我们遵循的是洛伦兹的方法，即作一个包围场点的半径为R 的球面，如图所示，在球面的内部,可认为介质能够体现出单个分子的特性,而在球面外部则认为介质是呈电中性的。 ;3.5;由于全部分子偶极子在球体中心的总的场强矢量和的值为零， 因此,能在球体中心产生电场就只剩下两个来源了： (i) 介质外表面极板上的电荷 (ii)球的内表面上的极化电荷。;洛伦兹有效场修正;3.6 折射率与相对介电常数;令;波速ｖ为 ;3.7 磁化的概念 ;在外磁场的作用下，物质中的原子磁矩将受到一个力矩的作用，所有原子磁矩都趋于与外磁场方向一致的排列，彼此不再抵消，结果对外产生磁效应，影响磁场分布，这种现象称为物质的磁化。 ;可以证明，磁介质磁化后对磁场的影响，可用磁化电流密度 来等效 ;可以证明，磁介质磁化???对磁场的影响，可用磁化电流密度 来等效 ;3.9 磁场强度 ;对于各向同性及线性磁介质，由实验可证明 ;3.10 磁介质 ;顺磁质 ;亚铁磁质 ;3.11 介质中的麦克斯韦方程组;另外，还有电流连续性方程 ;3.12 电磁场的边界条件;1、一般媒质界面的边界条件 ;（1）D 的边界条件;同样的道理可以得出P的边界条件;与上图类似，应用高斯定律得：;与上图类似，由电流连续性原理 ;如图，电场强度的边界条件通常用电场的切向分量来表示，h为无限小量。 ;故可得 ;说明：当分界面处存在传导电流时，磁场强度的切向方向将发生突变；当分界面处不存在传导电流时，磁场强度的切向方向是连续的。 ;同样的道理可以得出M的边界条件;边界条件总结;思考;2、几种特殊介质的边界条件 在研究电磁场问题时，下述分界面的讨论经常出现： （1）两种无损耗线性介质的分界面，也就是两种理想介质的分界面 理想介质属无损耗介质，其电导率 ;对于无源的情况，因为 ;（2）理想介质与理想导体的界面 ;这时有 ;（3）静态电磁场的边界条件;例题1;第53页/共66页;例题2;第55页/共66页;例题3;第57页/共66页;第58页/共66页;第59页/共66页;本章要点 ;4、洛伦兹局部电场的表达式为 ;8、综合考虑介质极化与磁化效应时，可得一般媒质中的麦克斯韦方程组为 ;10、介质中的三个物态方程 ;习题;习题