第一章电磁现象的普遍规律中山大学物理科学与工程技术学院黄本1.1电磁学的MKSA单位1.2Maxwell方程组和Lorentz力公式1.3电磁场的能量和动量1.4介质中的场方程与介质的电磁性质1.5电磁场边值关系
第一章 电磁现象的普遍规律 1.1 电磁学的MKSA单位 1.2 Maxwell方程组和Lorentz力公式 1.3 电磁场的能量和动量 1.4 介质中的场方程与介质的电磁性质 1.5 电磁场边值关系 中山大学物理科学与工程技术学院 黄迺本
1.1电磁学的MKSA单位在国际单位制(International System of Units,即SI)中,力学的三个基本物理量是长度、质量和时间，它们的基本单位分别是米(meter)、千克(kilogram)、秒(second)为定量描述电磁现象，需要引入第四个基本物理量.国际单位制把电流(current)取为第四个基本量，基本单位为安培(ampere).这四个单位称为电磁学的MKSA单位.如表1.表1.国际单位制中电磁学的基本物理量及其单位长度质量电流时间基本物理量LTIM量纲符号单位米(m)千克(kg)秒(s)安培(A)
1.1 电磁学的MKSA单位 在国际单位制(International System of Units,即SI)中,力学的三 个基本物理量是长度、质量和时间 ,它们的基本单位分别是米 (meter)、千克(kilogram)、秒(second). 为定量描述电磁现象,需要引入第四个基本物理量.国际单位制 把电流 (current)取为第四个基本量,基本单位为安培(ampere).这 四个单位称为电磁学的 MKSA单位.如表1. 表1.国际单位制中电磁学的基本物理量及其单位 基本物理量 长度 质量 时间 电流 量纲符号 L M T I 单 位 米(m) 千克(kg) 秒(s) 安培(A)
1.1电磁学的MKSA单位其它电磁学量及其单位，均从这四个基本量导出.例如，电流I等于单位时间通过导线横截面的电荷(charge)q电荷的单位称为库仑(C).1库仑的定义为I= 1A当导线中的电流为1安培时,在1秒内通过导线t= 1s横截面的电荷,即1C=1A·s(1.1)q=1C其量纲式为[q] = TI(1. 2)一般电磁学量B的量纲式为[B]= L~ MβTI8(1. 3)α,β,,S称为物理量B的量纲指数.任何一个物理等式，其中的每一项都必须有相同的量纲
其它电磁学量及其单位,均从这四个基本量导出.例如,电流I 等 于单位时间通过导线横截面 的电荷 (charge) q, 电荷的单位称为库仑(C).1库仑的定义 为—— 当导线中的电流为 1安培时,在 1秒内通过导线 横截面的电荷,即 (1.1) 其量纲式 为 (1.2) 一般电磁学量 B 的量纲式 为 (1.3) 称为物理量B 的量纲指数.任何一个物理等式，其中的 每一项都必须有相同的量纲. q = 1C I = 1A s1A1C ][ TIq ][ ITMLB t = 1s 1.1 电磁学的MKSA单位
1.2Maxwell方程组和Lorentz力公式麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式，是经典电动力学的主要理论基础.电荷守恒定律、库仑定律、安培定律、毕奥一萨伐尔定律，以及法拉第电磁感应定律，是这个理论最主要的实验基础。·电荷守恒定律参与任何过程（物理的、化学的、生物学的）的电荷代数和是个守恒量，这个量与过程持续的时间无关，也与参照系的选择无关.这是自然现象普遍遵从的规律，可以自由存在的基本电荷为e =1.602 176 487 (40)×10-19 C(1. 4)它等于电子（或正电子)所带电荷的绝对值.物质所带的电荷只能是e值的整数倍，即电荷是量子化存在的
1.2 Maxwell方程组和Lorentz力公式 麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式，是经典电动力学的主要理 论基础 .电荷守恒定律、库仑定律、安培定律、毕奥一萨伐尔定 律，以及法拉第电磁感应定律 ,是这个理论最主要的实验基础. 电荷守恒定律 参与任何过程（物理的、化学的、生物学的）的电荷代数和 是个守恒量，这个量与过程持续的时间无关，也与参照系的选择 无关.这是自然现象普遍遵从的规律. 可以自由存在的基本电荷为 (1.4) 它等于电子(或正电子)所带电荷的绝对值.物质所带的电荷只能是 e 值的整数倍,即电荷是量子化存在的. C10(40) 487 176 1.602 19 e
1.2Maxwell方程组和Lorentz力公式对于宏观系统，可以用电荷密度描写其电荷分布.电荷体密度p表示单位体积内含有的净电荷量，单位为C/m3.设某处单位体积内的带电粒子数为n，每个粒子的电荷为9,该处的电荷体密度为p=nq(1. 5)p=nq若系统内含有多种带电粒子，某处单位体积内每种粒子的密度为n，电荷为q，则该处单位体积x0净电荷密度是p=n,qi(1. 6)1
1.2 Maxwell方程组和Lorentz力公式 对于宏观系统,可以用电荷密度描写其电荷分布.电荷体密度 ρ表示单位体积内含有的净电荷量，单位为C/m3.设某处单位体 积内的带电粒子数为n，每个粒子的电荷为q,该处的电荷体密度 为 (1.5) 若系统内含有多种带电粒子,某处单位体积 内每种粒子的密度为ni ,电荷为qi ，则该处 净电荷密度是 (1.6) nq i i i qn ρnq x o 单位体积