第8讲 电磁能量.ppt

静电能量:静电能量的来源、静电能量建立的物理
过程与分析方法、电场能量密度
磁场能量:磁场能量的来源、磁场能量建立的物理
过程与分析方法、磁场能量密度
电磁能量:电磁能量密度、电磁能量守恒定律、电
磁能流密度矢量
为什么说电磁场具有能量?
电场对位于场中电荷有作用力
磁场对位于场中电流有作用力
电磁场能量来源于何处?
建立电磁场的过程中外源做功转换为电磁场能量
电磁场能量分布于何处?
电磁场能量分布在场所在的空间中
静电场能量来源于建立电荷系统的过程中外源提供的能量。
静电场的能量(§)
分析方法
点电荷模型法
连续充电模型法
静电场能量的建立与过程无关
点电荷模型法
1个点电荷:q1——不做功,We1=0;
N个点电荷:
2个点电荷:q1、q2——q1对q2做功:
3个点电荷:q1、q2、q3——q1、q2对q3做功:
连续分布电荷的静电场能量
这两个表达式所表示的能量有什么差异?
静电场能量分布在什么地方?
设系统从零开始充电,最终的电荷分布为ρ、电位为
充电过程中,电荷与电位同比增加,比例因子
连续充电模型法
当α增加为
体积元 dV 中增加的电荷为
外电源所做的功转换为电场能量We ,即
外电源所做的总功
外电源做功为:
在某一时刻:电荷分布为、电位分布为
带电体的固有能量与相互作用能量
总的电场能量
带电导体系统的电场能量
比较:点电荷系统的电场能量
除第 i 个点电荷外的其余点电荷产生的电位
第 i 个点电荷的电量
第 i 个导体所带的电荷
第 i 个导体的电位
关于静电场能量表达式的说明
讨论的是充电完成系统稳定后的情况,所以只适用于静电场
积分区域为存在电荷分布的空间,由于在无电荷分布的区域
积分为零,所以积分也可以为整个空间
能量是分布在有电场存在的整个空间,并非仅仅存在于有电
荷分布的区域,所以被积函数不表示能量密度
电场能量密度
从场的观点来看,电场能量分布于磁场所在的整个空间。
电场能量密度:
电场的总能量:
积分区域为电场所在的整个空间
对于线性、各向同性介质,则有