关于电磁场中的E.B.D.H的理解

Posted 2020-08-14 Tequila Sunrise

电磁场理论中存在四个基本物理量，电场强度E，磁场强度H,电场通量密度D,磁场通量密度B.

E:其中E和H最简单，电场中的电荷受到电场力的作用，单位电荷受的力称为电场强度，这种定义得到E的单位为N/C，牛顿/每库仑。另一种单位的定义引入了电位（电势），电位指电场强度的变化，其数值等于电荷从该处经过任意路径移动到无穷远处所做的功（人为假定无穷远处的势能为零）与电荷量的比值。电势常用的符号为U或φ，在国际单位制中的单位是伏特(V)。由E=-▽U得到电场强度，所以得到电场强度的另一个单位V/m。

H:磁场强度的单位为Ampere/Meter，由知

通电直导线周围存在磁场，磁场强度的大小与电流大小A和距离导线的距离r决定，从而得到磁场强度单位.

 

D:电场中通过某一有向面的电场线的条数称为电场通量，D为电场通量密度（电位移矢量），即单位面积的电场通量，电场通量密度为单位面积的电场通量,从面得到其单位为库仑/平方米。任意无限小的闭合曲面内的电场通量密度的散度不为0（即流入这个闭合空间的通量和流出的不相等）,则在这个闭合曲面包围的空间中的存在点荷，若散席大于0说明存在正电荷 ，若小于零则存在负电荷。所以说，若存在电荷，电场能量密度的散度不处处为0,静电场是有源场，但是无旋场。

B:磁场通量密度，又称磁场感应强度。磁场通量定义为经过一个曲面的磁力线的数量，单位为webers，磁通量密度即单位面积的磁通量，webers/m^2。磁通量密度的散席为零，即在一个任意小的闭合曲面围成的空间中，磁通量始终为0,所以磁场是无源场。但是任意一个无限小的闭合曲线围成的任意曲面中磁通量不是一直为零。

位移电流：由法拉第的电磁感应实验知，在时变磁场中静止的闭合线圈中会产生感应电动势，感应电势阻碍磁通量的变化,等于围成的曲面上的磁通量的变化率的负。

 

接下来的问题就是解决电场强度E和电通量密度D有关系，和磁场强度H和磁场通量密度B的关系，以及它们之间相互的关系，就是Maxwell\'s Equations的全部内容。