电位移矢量和磁场强度矢量的辅助性的探讨【毕业论文，绝对精品】.docx

电位移矢量和磁场强度矢量的辅助性的探讨【毕业论文，绝对精品】.docx1引言 1
2电位移矢量 2
2
3
3磁场强度矢量 4
4
5
4电位移矢量和磁场强度的辅助性 7
7
8
9
5万和百的辅助性在麦克斯韦方程组中的表现 11
6结论 13
参考文献 14
致谢 15
在做电磁场分析时，除了两个基本量百和万外，常常用到两个辅助的物理量电位移 矢量万和磁场强度百，使得电磁场与电磁波的相关计算得以简化。本文主要是对电位 移方和磁场强度百的辅助性作一个系统的讨论。
关键词：电位移矢量；磁场强度；辅助性；极化强度；磁化强度
Abstract
Doing electromagnetic field analysis, in addition to the basic amount B and E the outer two are often used in two complementary physical quantities: electric displacement vector D and magnetic field strength H , making the relevant calculation of electromagnetic field and wave to simplify. This article is the electric displacement D and magnetic field strength H for a system supporting the discussion.
Key words: electric displacement vector; magnetic field strength; auxiliary; polarization; magnetization
1引言
大学普通物理电磁学中，为了研究媒质中极化电荷、极化电流、磁化电流而引起的 附加场对初始的外场的影响及相互作用，在两个基本量万和万的基础上，引入了两个辅 助性矢量电位移万和磁场强度有，简化了媒质中电磁场的分析计算，避开了考虑极化 电荷、极化电流、磁化电流所引起的困难，也简化了位移电流的定义式，引入后的麦克 斯韦方程微分形式更加精炼直观，这给电磁场的计算带来了很大方便，所以深入分析讨 论电位移万和磁场强度百的辅助性很有必要，这对物理学的学****和物理教学都有很大 的帮助。
2电位移矢量

根据电介质中束缚电荷的分布特征，把电介质的分子分为无极分子和有极分子两 类。在外电场的作用下，介质中的非极性分子发生位移极化，而极性分子发生取向极化, 受到极化的介质中会出现宏观电荷分布，即极化电荷分布。极化电荷要产生退化电场， 空间中的电场万为外电场瓦与退化电场万'的叠加⑴。
E = E0+E' (1)
其实质是无极分子变为有极分子，不规则排列的有极分子沿外场方向排列趋于一致，宏 观上出现电特性。
为了分析计算极化电荷产生的附加电场万'，需了解电介质的极化特性。不同的电 介质的极化程度是不一样的，引入极化强度来描述电介质的极化程度。将单位体积中的 电偶极矩的矢量和称为极化强度，表示为
P = lim」一 (2)
ASO AV
图2求闭合面S包围的极化电荷
>E
式中的Pi =q0i为体积AV中第i个分子的平均电矩。P是一个宏观矢量函数⑵O
图1极化电荷的排列
利用散度定理j p ,不难推导出闭合面S限定的体积V内的极
化电荷体密度为
pp = -^-p

有(1)可知，电介质内的电场可视为自由电荷和极化电荷在真空中产生的电场的 叠加，即万=瓦+由。将真空中的高斯定律推广到电介质中，得
N •电= PCPp (4)
%
即极化电荷也是产生电场的通量源。将式(3)代入式(4)中，得
V-^0E + P] = A (5)
可见，矢量r)E + P的散度仅与自由电荷体密度Qo有关。把这一矢量称为电位移矢 量，表示为
D=s0E + P (6)
这样，式(6)变成
▽ •万=P。 (7)
这就是电介质中高斯定律的微分形式⑶。
3磁场强度矢量

在物理学中，通常用一个简单的原子模型来解释物质的磁性。电子在自己的轨道上 以恒定速度绕原子核运动，形成一个环形电流，它相当于一个磁偶极子，将其磁偶极矩 称为轨道磁矩。另外，电子和原子核本身还要自旋，这种自旋形成的电流也相当于一个 磁偶极子，将其磁偶极矩称为自旋磁矩。通常可以忽略原子的