環(huán)保專業(yè)知識輔導之電磁場基本原理(1)

　　復習要求：

　　1、熟悉電磁場機理;了解電磁耦合途徑。

　　2、了解電力系統(tǒng)、電氣化鐵道、電磁發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生電磁污染的機理和特性。

　　3、了解電磁污染的主要危害。

　　一、靜電場

　　電荷周圍存在著一種特殊形式的物質(zhì)，稱為電場。相對于觀察者為靜止的且其電量不隨時間而變的電荷所產(chǎn)生的電場，稱為靜電場。

　　1、庫侖定律：在真空中兩點電荷間相互作用力與兩電荷間乘積成正比，與電荷間距離的平方成反比;力的方向沿電荷之間的連線或延長線，同性電荷相互排斥而異性電荷相互吸引。

　　2、電場強度

　　已知電場強度可以計算電荷 在電場中受到的電場力 多個(n個)點電荷在真空中建立的電場強度為 真空中有限長直線段 上均勻分布著密度為 的電荷，計算帶電線外任一點電場強度。

　　如果帶電直線為無限長，則 ， 。 描述電場的物理量還有電勢(電位)，場強是矢量計算復雜，電勢是標量。試驗電荷 在靜電場中沿某一路徑從一點 移到另一點 時，電場力所做的功 。 點和 點的電壓為 。靜電場中兩點間的電壓，等于由一點至另一點移動單位正電荷時電場力所做的功。

　　靜電場中任意兩點間的電壓與所取路徑無關。討論點電荷的電場。

　　， 兩點間的電壓只與 點和 點的位置有關，而與所取路徑無關。因為任何電荷分布都可以把它們分成許多點電荷的元電荷。將每個元電荷所建立的電場進行疊加，合成電場也必具有這一性質(zhì)。即電場強度的環(huán)路積分恒等于零。 電場強度的環(huán)路線積分為零。這就是靜電場環(huán)路定理。在靜電場中沿任一閉合環(huán)路移動單位正電荷一周，電場力所做的功為零。沿任一閉合環(huán)路運動，功或能量是守恒的，故靜電場是守恒場。

　　3、電位

　　由靜電場的環(huán)路定理，可以定義一個表征靜電場特性的標量場量電位，符號為 ， 為電位參考點。 為 點相對于 點的電位，或稱 點的電位，或電勢。電位是單值函數(shù)。

　　取無限遠為電勢零點，則 靜電場中，兩點間的電壓就是這兩點的電位差。

　　真空中一個點電荷 電位 G為格林函數(shù)，表示單位正電荷所建立的電位。

　　電場強度和電位的關系 即電場強度在 方向的分量等于電位在該方向的空間偏導數(shù)并加以負號。直角坐標系中

　　定義 ，稱為哈密頓算符(讀作“del”或 “納布拉”)。

　　稱為電位梯度。電位相等的點所形成的面稱為等位面， 垂直等位面， 的大小等于 在等位面法線方向的分量 ， 大于 在其他方向的分量。電位梯度是電位在各方向中最大的空間偏導數(shù)或最大的空間變化率。電場強度的數(shù)值等于這種最大的電位空間變化率，電場強度指電位降的方向，而電位梯度指電位升的方向。

　　4、電偶極子

　　一對等量異號的電荷 相距一個小的距離 ，稱為電偶極子。研究遠離電偶極子的場，即 。任一點處的電位 ，可以寫為 。令矢量 ，其數(shù)值等于乘積 ，方向由 指向 ，稱為電偶極子的電矩，簡稱電偶極矩。這樣有

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