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复习要求:
1、熟悉电磁场机理;了解电磁耦合途径。
2、了解电力系统、电气化铁道、电磁发射系统产生电磁污染的机理和特性。
3、了解电磁污染的主要危害。
一、静电场
电荷周围存在着一种特殊形式的物质,称为电场。相对于观察者为静止的且其电量不随时间而变的电荷所产生的电场,称为静电场。
1、库仑定律:在真空中两点电荷间相互作用力与两电荷间乘积成正比,与电荷间距离的平方成反比;力的方向沿电荷之间的连线或延长线,同性电荷相互排斥而异性电荷相互吸引。
2、电场强度
已知电场强度可以计算电荷 在电场中受到的电场力 多个(n个)点电荷在真空中建立的电场强度为 真空中有限长直线段 上均匀分布着密度为 的电荷,计算带电线外任一点电场强度。
如果带电直线为无限长,则 , 。 描述电场的物理量还有电势(电位),场强是矢量计算复杂,电势是标量。试验电荷 在静电场中沿某一路径从一点 移到另一点 时,电场力所做的功 。 点和 点的电压为 。静电场中两点间的电压,等于由一点至另一点移动单位正电荷时电场力所做的功。
静电场中任意两点间的电压与所取路径无关。讨论点电荷的电场。
, 两点间的电压只与 点和 点的位置有关,而与所取路径无关。因为任何电荷分布都可以把它们分成许多点电荷的元电荷。将每个元电荷所建立的电场进行叠加,合成电场也必具有这一性质。即电场强度的环路积分恒等于零。 电场强度的环路线积分为零。这就是静电场环路定理。在静电场中沿任一闭合环路移动单位正电荷一周,电场力所做的功为零。沿任一闭合环路运动,功或能量是守恒的,故静电场是守恒场。
3、电位
由静电场的环路定理,可以定义一个表征静电场特性的标量场量电位,符号为 , 为电位参考点。 为 点相对于 点的电位,或称 点的电位,或电势。电位是单值函数。
取无限远为电势零点,则 静电场中,两点间的电压就是这两点的电位差。
真空中一个点电荷 电位 G为格林函数,表示单位正电荷所建立的电位。
电场强度和电位的关系 即电场强度在 方向的分量等于电位在该方向的空间偏导数并加以负号。直角坐标系中
定义 ,称为哈密顿算符(读作“del”或 “纳布拉”)。
称为电位梯度。电位相等的点所形成的面称为等位面, 垂直等位面, 的大小等于 在等位面法线方向的分量 , 大于 在其他方向的分量。电位梯度是电位在各方向中最大的空间偏导数或最大的空间变化率。电场强度的数值等于这种最大的电位空间变化率,电场强度指电位降的方向,而电位梯度指电位升的方向。
4、电偶极子
一对等量异号的电荷 相距一个小的距离 ,称为电偶极子。研究远离电偶极子的场,即 。任一点处的电位 ,可以写为 。令矢量 ,其数值等于乘积 ,方向由 指向 ,称为电偶极子的电矩,简称电偶极矩。这样有
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