电动力学电子教案
《电动力学电子教案》课件
这个电动力学电子教案的PPT课件将带领大家深入了解电动力学的基础知识， 从电场和电势到麦克斯韦方程组，探索电磁场的奥秘。
课Hale Waihona Puke 介绍我们将介绍电动力学的重要性以及课程的目标和结构，通过深入讨论电动力 学在现实生活和工程领域中的应用。
电动力学基础知识
我们将学习电荷、电流、电场、电势能等基本概念，为后续学习电动力学提供坚实的理论基础。
电磁场的麦克斯韦方程组
学习麦克斯韦方程组对电磁场的描述，深入理解电磁波和电磁辐射的本质。
课程总结及展望
回顾电动力学的重要概念和原理，并展望电动力学在未来的发展和应用前景。
电场与电势
了解电场的概念和性质，学习如何计算电场强度和电势。探索电场对电荷和导体的作用。
电场的高斯定律
学习高斯定律的基本原理和应用，理解电场的通量与电荷的关系。
静电场中的电流和导体
了解静电场中的电流分布和导体内部电荷分布。探索导体的电场和电势分布特性。
磁场与电磁感应
学习磁场的属性和产生机制，了解电磁感应的原理和应用。探索电磁场与电 流的相互作用。
《电动力学》教案 电多极矩
《电动力学》教案电多极矩一、教学目标1. 理解电多极矩的概念及其在电磁场中的重要性。
2. 掌握电多极矩的计算方法。
3. 能够应用电多极矩的概念解决实际问题。
二、教学内容1. 电多极矩的定义2. 电多极矩的计算方法3. 电多极矩的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解电多极矩的定义、计算方法和应用实例。
2. 案例分析法：分析实际问题，引导学生运用电多极矩解决问题。
3. 讨论法：组织学生讨论，加深对电多极矩的理解。
四、教学准备1. 教材：《电动力学》相关章节。
2. 课件：电多极矩的定义、计算方法和应用实例。
3. 的黑板和粉笔。
五、教学过程1. 引入：回顾电磁学基础知识，引导学生关注电多极矩在电磁场中的作用。
2. 讲解电多极矩的定义：介绍电多极矩的概念，解释其在电磁场中的重要性。
3. 讲解电多极矩的计算方法：详细讲解电多极矩的计算步骤，引导学生理解并掌握计算方法。
4. 应用实例分析：分析实际问题，引导学生运用电多极矩解决问题。
6. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学反思在课后对教学效果进行反思，看是否达到教学目标，学生是否掌握了电多极矩的概念、计算方法和应用。
如有需要，对教学方法和教学内容进行调整。
七、教学评价通过课堂讲解、作业练习和课后讨论，评价学生对电多极矩的概念、计算方法和应用的掌握程度。
六、教学案例案例一：一个带电球体的电多极矩讲解一个带电球体的电多极矩的计算方法，引导学生理解电多极矩在实际问题中的应用。
案例二：带电偶极子的电多极矩分析带电偶极子的电多极矩，引导学生运用电多极矩的概念解决实际问题。
七、教学活动1. 学生自主学习：让学生自主学习教材中关于电多极矩的部分，加强对电多极矩的理解。
2. 小组讨论：学生分组讨论电多极矩的应用实例，分享各自的见解和解决方案。
3. 课堂演示：挑选学生代表进行课堂演示，讲解电多极矩的计算方法和应用实例。
八、教学策略1. 生动形象：使用直观的课件和实例，使学生更容易理解电多极矩的概念。
电子行业电动力学电子教案
电子行业电动力学电子教案I. 简介本教案旨在介绍电子行业中的电动力学原理，帮助学生更全面地理解电子设备中的电力传输和能量转换过程。
通过本教案的学习，学生将了解电荷、电场、电势差、电流和电阻等基本概念，同时学习如何应用这些概念来解决电动力学问题。
II. 学习目标在完成本教案的学习后，学生将能够：1.理解电荷、电场、电势差、电流和电阻的基本概念；2.掌握电动力学中的基本定律和公式，并能够应用于解决问题；3.理解电子行业中电动力学的应用，并了解相关的行业标准和规定。
III. 学习内容1. 电荷和电场•电荷的概念：正电荷和负电荷•电场的定义和性质•电场强度和电势差的关系2. 电流和电阻•电流的定义和电流密度的计算•电阻的概念和单位•欧姆定律和电阻的系列、并联关系3. 电动力学中的基本定律和公式•库仑定律和电场的叠加原理•法拉第定律和电磁感应定律•电动力学中的功和能量转化4. 电动力学在电子行业中的应用•电源和电源管理系统•电路板和电路设计•电动设备的能耗和效率计算IV. 学习任务1. 学习电动力学基本概念在本阶段，学生将通过教材和参考资料的学习，掌握电荷、电场、电势差、电流和电阻的基本概念。
2. 计算电场强度和电势差学生将通过实例计算电场强度和电势差，并理解它们之间的关系。
3. 分析电路中的电流和电阻学生将学习如何计算电流和电阻，并通过实例掌握欧姆定律和电阻的系列、并联关系。
4. 应用定律和公式解决电动力学问题学生将通过练习和实例，应用库仑定律、法拉第定律和电磁感应定律等定律和公式，解决电动力学问题。
5. 探索电子行业中的电动力学应用学生将通过实例和案例学习，了解电子行业中电动力学的应用，并了解相关的行业标准和规定。
V. 学习评估学生将根据以下评估标准进行学习评估：1.参与课堂讨论和小组合作活动的积极程度；2.完成学习任务的质量和准确性；3.完成课后作业的质量和准时程度；4.通过期中和期末的考试评估学习成果。
《电动力学》教案 第二章 静电场.docx
第二章静电场1 一个半径为R 的电介质球，极化强度为,电容率为计算： (1)束缚电荷的体密度和面密度； (2)自由电荷体密度； (3)球外面和球内的电势； (4) 该带电介质球产生的静电场的总能量。
解：问题有球对称，故由叨=蛭+ R=茂得介质球内的电场强度 瓦=—^- = -^4,(尸 VR)£ _ £()£ _ % 广极化过程遵从电荷守恒，球内与球面总的束缚电荷必定等值异 号，且有球形对称，在球外面电场互相抵消，故球外面电场相当 f " 4 展 KR于总的自由电荷心=L PjdV =——集中于球心时产生的电6 6（）场4密0sKR r .必 £°(£ — £())户，r> &Q 卜里,=甲=室一坚罗 。
' a4花 r 4 展"上式用级数展开其结果跟用分离变量法的结果一致。
解的必=自由电荷体密度:自由电荷体密度:9接地空心导体球内、外半径为&和R?，在球内离球心为。
（。
＜&）处置一点电荷。
，试用镜像法求电势。
导体球上的感应电荷有多少？分布在内表面还是在外表面？解：由于接地导体球的屏蔽作用，球壳及外部空间的电势为零，求解区域为球腔内。
以球心为坐标原点，令4位于Z =。
处。
问题有轴对称，球内电势的全部定解条件为：vV = --^（z-^z）；8加项T有限,此书=。
在z=b处放一假想电荷必，则球内任意一点的电势"Q I Q'4筋°尸4茏（/，其中,是点电荷&到场点的距离，/是点电荷必到场点的距离,1_ 1] ]即•尸^R I即•尸^R II + a1 -2Racos0，r』+ a2— 2Rd COS0Q必Q r由边界条件切得：[； + >]=0,即~^ = ~ 二0r r R=R}H ' R=R]n R2解的。
=-*" = 土aaI , QQRJan（p =——[/*__% ]4密。
《电动力学》教案 电多极矩
《电动力学》教案电多极矩一、教学目标1. 理解电多极矩的概念和物理意义。
2. 掌握电多极矩的计算方法。
3. 能够应用电多极矩解释实际问题。
二、教学内容1. 电多极矩的定义和分类。
2. 电多极矩的计算公式。
3. 电多极矩的应用实例。
三、教学方法1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 结合具体的实例进行分析和讨论。
3. 引导学生进行自主学习和思考。
四、教学步骤1. 引入电多极矩的概念，解释其物理意义。
2. 讲解电多极矩的分类和计算公式。
3. 通过具体的实例演示电多极矩的应用。
4. 引导学生进行自主学习和思考，提出问题并解答。
五、教学评价1. 课堂讲解的清晰度和连贯性。
2. 学生对电多极矩概念的理解程度。
3. 学生对电多极矩计算方法的掌握程度。
4. 学生对电多极矩应用实例的分析能力。
教案示例：教学目标：1. 学生能够理解电多极矩的概念和物理意义。
2. 学生能够掌握电多极矩的计算方法。
3. 学生能够应用电多极矩解释实际问题。
教学内容：1. 电多极矩的定义和分类。
2. 电多极矩的计算公式。
3. 电多极矩的应用实例。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 结合具体的实例进行分析和讨论。
3. 引导学生进行自主学习和思考。
教学步骤：1. 引入电多极矩的概念，解释其物理意义。
通过图片和实物展示电荷分布，引入电多极矩的概念。
解释电多极矩的物理意义，如电荷分布的形状和大小。
2. 讲解电多极矩的分类和计算公式。
介绍电多极矩的分类，如monopole moment, dipole moment, quadrupole moment 等。
给出电多极矩的计算公式，如dipole moment 的计算公式为p = qd，其中q为电荷量，d 为电荷分布的距离。
3. 通过具体的实例演示电多极矩的应用。
以一个简单的电荷分布为例，演示如何计算其电多极矩。
解释电多极矩在实际问题中的应用，如电磁场的辐射和吸收。
4. 引导学生进行自主学习和思考，提出问题并解答。
《电动力学》教案 第四章.docx
第四章电磁波的传播4.1有两个频率和振幅都相等的单色平面波沿Z轴传播，一个沿X轴方向偏振, 另一个沿Y轴偏振，但相位比前者超前〃/2,求合成波的偏振。
反之，一个圆偏振可以分解为怎样的两个线偏振？解：两个波的波矢量均为k=ke：,IO_s设振幅均为E。
,有E? = E o e y e于是合成波是振幅为岛的圆偏振波，在迎着传播方向看来，电矢量E沿逆时针旋转，故是右旋的圆偏振波，如图4.1(a)。
若旦的相位比&滞后刀/2,则合成波E=E+^=E°0_"5是左旋的圆偏振波，如图4.1(B)。
若片和马的振幅不等，则合成波是右旋或左旋的椭圆偏振波。
反之，一个圆(或椭圆)偏振波分解为两个互相独立，相位差为±〃/2的线偏振波。
(4.1(a)和 4.1(b))4.2考虑两列振幅相同、偏振方向相同、频率分别为刃+d©和刃-d©的线偏振平面波，它们度沿Z轴方向传播。
(1)求合成波。
证明波的振幅不是一个常数，而是一个波；(2)求合成波的相位传播速度和振幅传播速度。
E 、= A, sin 奴xcos«ysin k.zE : = A, sin k^xsin k v y cos k z z 再由条件(2),有x=a 处,将(7), (8), (9)三式代入上述条件，解得k v = 〃饥1 a,k 、. = n7r !b(m,n = 0,1,2,...)yk : = J.-k ： _k ： = yj(co/c)2 -(ni7r/a)2 -(n/r/b)2管内电场还应满足V.E = 0,将(7), (8), (9)三式代入这条件，得A {k ix + A 2k y + A 3k, = 0可见4勺&中只有两个是独立的，即(7), (8), (9)表示的解中，对每一组 m,n 的值，管内有两种独立的波模。
4.13写出矩形波导管内磁场H 满足的方程和边界条件。
《电动力学电子教案》3电流与电流密度
3 恒定电场在静电场中，导体中没有电场，没有电荷的运动，导体是等位体，导体表面是等位面，我们所研究的是介质中的电场。
当导体中有电场存在时，导体中的自由电荷在电场力的作用下就会作定向运动，形成电流。
如果导体中的电场保持不变，那么，运动着的自由电荷在导体中的分布将达到一种动态平衡，不随时间而改变，这种运动电荷形成的电流称为恒定电流，维持导体中具有恒定电流的电场称为恒定电场。
处于恒定电场中的导体表面，将有恒定的电荷分布，它们将在导体周围的介质中引起恒定电场，其性质与静电场类似，遵从与静电场相同的规律。
所以，本章的重点在研究导电媒质中的恒定电场。
3.1 电流与电流密度3.1.1 电源与电动势要维持导线中有恒定的电流，导线中必须维持有恒定的电场。
恒定电场的产生和维持依靠相连接的外部电源。
（1） 电源与电动势定义：一种能将其他形式的能量转换为电能的装置称为电源。
要产生恒定电场，在导线中引起恒定电流，需要连接直流电源。
直流电源能将电源内的原子或分子的正、负电荷分开，使正电荷移向正极，负电荷移向负极。
显然，这种移动电荷的作用力不是电场的库仑力，我们称之为局外力，用f e 表示，设想作用在单位正的点电荷上的局外力是一种等效的电场作用的结果，定义局外场强t e q e q t /f E 0lim →= （3.1.1） 其单位为V/m （伏特/米）。
描述电源特性的电动势可定义为⎰⋅=⋅⎰=A B el e εl E l E d d （3.1.2） 它的单位是V （伏）。
（2） 电源内的电场在局外场强的作用下，于电源的A 、B 两极板上分别积累了正、负电荷，它们又在电源内部产生库仑电场E ，于是电源内部的合成场强为E E E +=e t （3.1.3） e E 和E 方向相反。
当外电路开路时，局外力不断移动正、负电荷，使库仑电场E 逐步增强，直到e E E =，达到了动态平衡0=+=E E E e t合成场强为零，电荷的移动结束。
电动力学电子教案
导体中任一点处的电流瞬态分布为
它们的振幅之比为
J D 2 r 0 f 1017 f Jf 当频率低于光波频率f 1015 赫兹时，在良导体 中位移电流与传导电流的相比是微不足道的。
3 麦克斯韦方程组
描写真空中电磁场运动规律的基本方程
B E t E B 0 J 0 0 t E B 0
§3 麦克斯韦方程组
1、电磁感应定律
在任何一个闭合导体回路内产生的感应电动势只与穿过回路所 围面积的磁感应通量的时间变率成正比，而与其它因素无关。 在真空中的数学表示为
d B dS dt s
负号是楞次定律的数学表示 导体中电荷的定向运动总是电场推动的
d l E dl dt s BdS
0 0 0 0
2 0 f R0 ez 3
例题2 一个半径为a的通有稳恒电流为I的无限长中空圆柱体,其中空部分 也是圆柱形,半径为b,但二者不同轴,其中心距为c.求: (1)空间各点的磁场B (2)空间各点处B的散度及旋度
x2
Ba
R φ
P( x )
R
b
Bb
解:将系统看成两个柱体,通以电流密度 大小相同而方向相反的电流,其中半径 为a的柱体电流与原电流同向,由安培环 路定律知
1 V ( x) x x dV 4 0
2、高斯定理和电场的散度 高斯定理
Qi EdS
0
1 EdS
0
V
dV
依据矢量场散度的定义
E
0
3、静电场的旋度 依据库仑定律，在点电荷激发的电场中任取一闭 合回路，有
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B(x)0 Idl(xx)
4 L xx3
这一关系式称为毕奥-萨伐尔定律
对于分布电流
B 0
4
V
j (x) (x x) x x 3
d 3x
0 j (x) 1 d 3x
4 V
x x
3、磁场的环量和旋度
B 0 j(x) 1 d3x
4 V
x x
0 j(x) d3x
4
x x
o
φb
O(c, 0)
x1
I0 a
2(a02a2bI2)Re (Ra)
B 2Re { a
2(a02IR b2)e (Ra)
I 0 b
2(a20b2bI2)Re (Rb)
B2R(e){ b
2(a02IR b2)e (Rb)
所求磁场为
B Ba Bb [
Bb x2
(x1 c)2 x22
[
Ba x1 x12 x22
2sind
0
0 sincosdey
2
0
d
0
sin3dez]
230f R0ez
例题2 一个半径为a的通有稳恒电流为I的无限长中空圆柱体,其中空部分 也是圆柱形,半径为b,但二者不同轴,其中心距为c.求: (1)空间各点的磁场B (2)空间各点处B的散度及旋度
x 2 B a P(x)
R R Bb
解:将系统看成两个柱体,通以电流密度 大小相同而方向相反的电流,其中半径 为a的柱体电流与原电流同向,由安培环 路定律知
Bb (x1 (x1 c)2
c) x22
]e2
Ba x2 x12 x22
]e1
当 R b， R a时
B3
2
0I
(a2
b2)
e2
(2)对于磁场散度和旋度,直接运算有
B1 B2 B3 0
B1 B3 0
B2
0I (a2 b2)
ez
0
j
§3 麦克斯韦方程组
1、电磁感应定律
lBdl0s(Jf 0 E t)dS
位移电流
JD
0
E t
位移电流的实质是电场的时间变率
例题1 设有一个球形对称分布的电流，由球心的时变电荷源Q(t) 流出，其电流方向都是沿径向的。试求由这电流分布产生的磁场。
F
1
4 0
QQ R2
电荷Q作用在电荷Q上的力为
F
40
(xx) x x 3
库仑定律要求：1 电荷必须是点性的；2 电荷相对于观察者 必须处于静止状态。 库仑定律的主要物理内容是：1库仑力是距离的平方反比定 律。2电荷在其效果上具有可加性。
电场强度矢量定义
E(x) F(x) Q0
一个静止点电荷激发的电场为
I
Id l
I
F4 0
L
IdlIdl(xx)
L
xx3
xr x r
Rxx
称为安培定律
I d l
电流激发磁场，磁场对位于场中的电流施 力作用。
改写安培定律为
F
LIdl[4 0
Idl(xx) L xx3 ]
方 括 号 中 的 量 是 描 写 磁 场 特 征 的 量 ， 通 常 称 为 磁 感 应 强 度 矢 量 。 用 矢 量 B (x)表 示
Q (xx)
E(x)
40
xx3
若电荷连续分布在某一区域内
E(x) 1
ห้องสมุดไป่ตู้40
V
(x)(x
x x 3
x)
dV
1 (x) 1 dV
40 V
x x
2、高斯定理和电场的散度 高斯定理
EdS 0 Q i EdS1 0VdV
依据矢量场散度的定义
E
0
3、静电场的旋度 依据库仑定律，在点电荷激发的电场中任取一闭 合回路，有
z
dS
dB
R0
O
x
解:由转动引起的等效面电流分布
f fezR0eRfR0sine
电流元fdS在球心处激发的磁感
应强度为
y
dB
0 4
f dS R（0 -eR） R03
0 f sin 4 R0
dS（
-
e）
利用球坐标基矢与笛卡儿基矢的关系得
B0f
4
R0
[
2
0
cosd
0sincosdex
电动力学电子教案
第一章 电磁现象的普遍规律
本章主要是从基本实验定律出发建立麦克斯韦 方程组,讨论边值关系及电介质的电磁性质方程和 洛伦兹力公式.这些内容是本书以后各章论述电磁 场的理论依据。
§1 电荷和电场
1、库仑定律
Q Rxx
x r
Q
O xr
相对于观察者静止的两个 点电荷之间的相互作用， 在真空中的数学表示式为
E dl 0
根据矢量场旋度的定义
E0
静电场是无旋 场
例 电荷Q均匀分布于半径为a的球体内，求各点的电场强度， 并由此直接计算电场的散度。
解：以球心为原点作球坐标系，由于对称性，空间各点的电场 强度沿径向，半径相同面上场强大小相等。由高斯定理可知
当r a时 当r a时
E
Qr
4 0 r 3
E
Qr
在任何物理过程中，“一个封闭系统内”的电荷不能凭空产生，也不能 凭空消灭，这个规律称为电荷守恒定律。
依据这个定律
SJ dSV t dV
这是电荷守恒定律的积分形式。应用高斯定理即得微分形式
J 0
t
在恒定电流情况下，方程为
J 0
2、毕奥-萨伐尔定律
在真空中回路电流I′作用在回路电流I上的的力为
对此式两 边取旋度
相应的积分形式是
LBdl0SjdS
将 B 4 0 x j( xx )d3x两 边 取 散 度
B0
积分形式
S B dS 0
例 题 1： 一 个 半 径 为 R0的 均 匀 带 电 的 薄 导 体 球
壳 ， 以 恒 定 速 度 绕 一 直 径 转 动 ， 其 面 电 荷 密 度 为 f。 求 球 心 处 的 磁 感 应 强 度 矢 量 。
4 0 a3
计算电场的散度
当r a时
rr3r12r（ r2r12） =0
因而
E Q
40
rr3
0
当 r a 时 E 4 Q 0 a 3 r 4 3 Q 0 a 3 0
§2
1、电荷守恒定律
电流和磁场
电流区域内电流的分布是用电流密度矢量表示的。
电流密度和电流强度的关系为
d I J ( x )d S I S J ( x )d S
应用斯托可斯定理
E B t
2、位移电流 在稳恒电流情况下
B 0J
J 0
但在非稳恒情况下，安培环路定律和电荷守恒定律不相容
考虑到电荷守恒定律和时变电荷与时变电场的关系
j 0 t
E0
(
j
0
E) t
0
安培环路定律可表示为
B 0 (J f0 E t)0 J f00 E t
上式的积分式为
在任何一个闭合导体回路内产生的感应电动势只与穿过回路所 围面积的磁感应通量的时间变率成正比，而与其它因素无关。 在真空中的数学表示为
d dt
s
B
dS
负号是楞次定律的数学表示
导体中电荷的定向运动总是电场推动的
l
Edl
d dt
sBdS
若回路不动，则式中对时间的全导数可以用偏导数表示
l
Edl
s
BdS t