电磁场之电荷守恒定律-6
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电荷周围要产生电场，电流周围要产生磁场，电荷和电流是产生电磁场的源量； 自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。带电体所带电流的多少称为电荷量。迄今为止能检测到的最小电荷量是质子和电子的电荷量，称为基本电荷的电量，其值为e=1.602×10^-19C（库伦）。质子带正电，其电荷量为e；电子带负电，其电荷量为-e；任何带电体的电荷量都只能是一个基本电荷量的整数倍，也就是说，带电体上的电荷是以离散的方式分布的。 在研究宏观电磁现象时，人们所观察到的是带电体上大量微观带电粒子的总体效应，而带电粒子的尺寸远小于带电体的尺寸。因此，可以认为电荷是以一定形式连续分布在带电体上，并用电荷密度来描述这种分布。 1.4 点电荷 点电荷是电荷分布的一种极限情况，可将其视为一个体积很小而电荷密度很大的带电小球的极限。当带电体的尺寸远小于观察点至带电体的距离时，带电体的形状及其中的电荷分布已无关紧要，就可将带电体所带电荷看成集中在带电体上的中心上，即将带电体抽象为一个几何点模型，称为点电荷。 应该指出，在这里只是将δ函数作为点电荷密度分布的一种形式，并从极限的意义来理解它。点电荷的概念在电磁理论中占有很重要的地位。2 电流及电流密度
电流是由电荷做定向运动形成的，通常用电流强度来描述其大小。设在△t时间内通过某一截面S的的电荷量△q为，则通过该截面S的电流强度定义为： 电流强度一般简称为电流，它的单位是A（安培）。若电荷的运动速度不随时间改变，则为恒定电流，用I表示。 在电磁理论研究中，常用到体电流模型、面电流模型和线电流模型。 电荷在一个横截面积可以忽略的细线中做定向流动所形成的的电流称为线电流，可以认为电流集中在细导线的轴线上。长度元dl中流过电流I，将Idl称为电流元。线电流也是电磁理论中的重要概念。3 电荷守恒定律与电流连续性方程
实验表明，电荷是守恒的，它既不能被创造，也不能被消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体上。也就是说，在一个与外界没有电荷交换的系统中，正、负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变，这就是电荷守恒定律。 根据电荷守恒定律，单位时间内从闭合面S内流出的电荷量应等于闭合面S所限定的体积V内的电荷减少量，即： 此即电流连续性方程的积分形式。设定闭合面S所限定的体积V不随时间变化，则将全导数写成偏导数： 闭合面S是任意取的，因此它所限定的体积V也是任意的。故得： 当研究恒定电流场时，要维持电流不随时间改变，就要求电荷在空间的分布也不随时间改变。因此，对于恒定电流场必然有： 这表明从任意闭合面穿出的恒定电流为0，或恒定电流是一个无散度的场。
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首次发布时间：2026-06-16
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