电磁场与电磁波理论-概念归纳
电磁场与电磁波期末复习知识点归纳
自由空间
0
1
36 109
F
/m
0 4 107 H / m
得自由空间中电磁波的速度
v c 3108m / s
★ 理想介质中的均匀平面波的传播特点为:
● 电场和磁场在空间相互垂直且都垂直于传播方向。E、H、en
(波的传播方向)呈右手螺旋关系,是横电磁波(TEM波);
电力线起始于正电荷,终止于负电荷。
2、 B磁场0 没有散度源。磁场是无散场。磁力线是无头无
尾的闭合。磁通连续性原理表明时变场中无磁荷存在。 3、 E 变化B的磁场是涡旋电场的旋涡源。与电荷产生的
t
无旋电场不同,涡旋电场是有旋场,其电力线是无头无尾的闭 合曲线,并与磁力线相交链。
第一章 矢量分析
标量场:梯度描述
静态场(稳态场):不随t变
场
场 矢量场:散度和旋度描述 时变场:随t变化
单位矢量:模为1的矢量
与矢量 A同方向的单位矢量:
eA
Aˆ
A A
A eAA
坐标单位矢量:与坐标轴正向同方向的单位矢量
如:ex
ey
ez或者xˆ
yˆ
zˆ
A Axex Ayey Azez
x
E
H
z
y
均匀平面波
无界理想介质中的均匀平面波
周期: T 2
频率: f 1 T 2
2 →波长
k
k 2 →波数(2内包含的波长数)
相速 v 1 k
k
注意,电磁波的相速有时可以超过光速。因此,相速不一定代表 能量传播速度。定义群速:包络波上一恒定相位点 推进的速度。
电磁场理论知识点总结
电磁场理论知识点总结电磁场与电磁波总结第1章场论初步⼀、⽮量代数A ?B =AB cos θA B ?=AB e AB sin θA ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) A ? (B ?C ) = B (A ?C ) – C ?(A ?B ) ⼆、三种正交坐标系 1. 直⾓坐标系⽮量线元 x y z =++l e e e d x y z⽮量⾯元 =++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元 d V = dx dy dz单位⽮量的关系 ?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系⽮量线元 =++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l ⽮量⾯元 =+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元 dV = ρ d ρ d ? d z 单位⽮量的关系 ?=?? =e e e e e =e e e e zz z ρ??ρρ?3. 球坐标系⽮量线元 d l = e r d r + e θ r d θ + e ? r sin θ d ? ⽮量⾯元 d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元 dv = r 2sin θ d r d θ d ? 单位⽮量的关系 ?=??=e e e e e =e e e e r r r θ?θ??θcos sin 0sin cos 0 001x r y z z A A A A A A ??=-sin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin cos 0x r y z A A A A A A=--θ?θ?θ?θθ?θ?θ??sin 0cos cos 0sin 010r r z A A A A A A=-θ??θθθθ三、⽮量场的散度和旋度1. 通量与散度=??A S Sd Φ 0lim→?=??=??A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=??A l ?ld Γ maxnrot =lim→A l A e ?lS d S3. 计算公式=++A y x zA A A x y z11()=++A zA A A z ?ρρρρρ? 22111()(sin )sin sin =++A r A r A A r r r r ?θθθθθ?x y z ?=e e e A x y z x y z A A A=?e e e A z z z A A A ρ?ρρρ?ρ sin sin=?e e e A r r zr r r A r A r A ρθθθ?θ 4. ⽮量场的⾼斯定理与斯托克斯定理=A S A SVd dV ?=A l A S ?l四、标量场的梯度 1. ⽅向导数与梯度00()()lim→-?=??l P u M u M u llcos cos cos =++P uu u ulx y zαβγ cos ??=?e l u u θ grad = =+e e e +e n x y zu u u uu n x y z2. 计算公式=++???e e e xy zu u uu x y z1=++???e e e z u u u u z ρρρ? 11sin =++???e e e r u u u u r r r zθ?θθ五、⽆散场与⽆旋场1. ⽆散场 ()0=A =??F A2. ⽆旋场 ()0=u =?F u六、拉普拉斯运算算⼦ 1. 直⾓坐标系222222222222222222222222222222=++?=?+?+??=++?=++?=++A e e e x x y y z zy y y x x x z z z x y zu u u u A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z,,2. 圆柱坐标系22222222222222111212=++ =?--+?-++? ? ??????A e e e z z u u uu zA A A A A A A ?ρρρρρρρρρ?ρρ?ρρ?3. 球坐标系22222222111sin sin sin =++ ? ??????????u u uu r r r r r r θθθ?θ? ???+-??+?+???--??+?+???----=θθθ?θ?θθθθ?θθθθθθθ?θθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 2 22222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果⽮量场F 在⽆限区域中处处是单值的,且其导数连续有界,则当⽮量场的散度、旋度和边界条件(即⽮量场在有限区域V ’边界上的分布)给定后,该⽮量场F 唯⼀确定为()()()=-?+??F r r A r φ其中 1()()4''??'='-?F r r r r V dV φπ1()()4''??'='-?F r A r r r V dV π第2章电磁学基本规律⼀、麦克斯韦⽅程组 1. 静电场基本规律真空中⽅程: 0d ?=SE S ?qεd 0?=?lE l ? 0=E ρε 0??=E 场位关系:3''()(')'4'-=-?r r E r r r r V q dV ρπε =-?E φ 01()()d 4π''='-?r r |r r |V V ρφε介质中⽅程: d ?=?D S ?S qd 0?=?lE l ? ??=D ρ 0??=E极化:0=+D E P ε e 00(1)=+==D E E E r χεεεε极化电荷:==?P e PS n n P ρ =-??P P ρ 2. 恒定电场基本规律电荷守恒定律:0+=?J tρ传导电流: =J E σ与运流电流:ρ=J v恒定电场⽅程: d 0?=?J S ?Sd 0l=E l 0=J 0E =3. 恒定磁场基本规律真空中⽅程:0 d ?=?B l ?lI µd 0?=?SB S ? 0=B J µ 0=B场位关系:03()( )()d 4π ''?-'='-?J r r r B r r r VV µ =??B A 0 ()()d 4π'''='-?J r A r r r V V µ 介质中⽅程:d ?=?H l ?l Id 0?=?SB S ? ??=H J 0??=B磁化:0=-BH M µ m 00(1)=+B H =H =H r χµµµµ 磁化电流:m =??J M ms n =?J M e4. 电磁感应定律d d ?=-SE l B S ?lddt =-BE t5. 全电流定律和位移电流全电流定律:d ()d ??=+D H l J S ?lSt =+DH J t位移电流: d =DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0=+?=-??==D H J S B E S D S B Sl S l S SV S l t l t V d ρ 0=+???=-?==?D H J B E D B t t ρ ()() ()()0=+???=-?==?E H E H E E H t t εσµερµ ⼆、电与磁的对偶性e m e m e m e e m m e e m mm e 00=-??==+??=--?=?=?????=?=??B D E H D B H J E J D B D B t t &t t ρρ m e e m ??=--?=+==B E J D H J D B tt ρρ三、边界条件 1. ⼀般形式12121212()0()()()0-=-=-=-=e E E e H H J e D D e B B n n S n Sn ρ2. 理想导体界⾯和理想介质界⾯111100?=??===e E e H J e D e B n n Sn S n ρ 12121212()0()0()0()0-=-=-=-=e E E e H H e D D e B B n n n n 第3章静态场分析⼀、静电场分析1. 位函数⽅程与边界条件位函数⽅程: 220?=-电位的边界条件:121212=??-=-?s nn φφφφεερ 111=??=-?s const nφφερ(媒质2为导体) 2. 电容定义:=qC φ两导体间的电容:=C q /U任意双导体系统电容求解⽅法:2211===D SE S E lE l蜒SS d d q C U d d ε3. 静电场的能量N 个导体: 112==∑ne i i i W q φ连续分布: 12=?e V W dV φρ电场能量密度:12D E ω=?e⼆、恒定电场分析1. 位函数微分⽅程与边界条件位函数微分⽅程:20?=φ边界条件:121212=??=?nn φφφφεε 12()0?-=e J J n 1212[]0?-=J J e n σσ 2. 欧姆定律与焦⽿定律欧姆定律的微分形式: =J E σ焦⽿定律的微分形式: =??E J V3. 任意电阻的计算2211d d 1??====E l E l J SE SSSUR G Id d σ(L R =σS )4. 静电⽐拟法:C —— G ,ε —— σ2211===D SE S E lE l蜒SS d d q C U d d ε 2211d d d ??===J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析1. 位函数微分⽅程与边界条件⽮量位:2?=-A J µ 12121211A A e A A J n s µµ()=?-=标量位:20m φ?= 211221??==??m m m m n nφφφφµµ 2. 电感定义:d d ??===??B S A l ?SlL IIIψ=+i L L L3. 恒定磁场的能量 N 个线圈:112==∑Nm j j j W I ψ连续分布:m 1d 2A J =??V W V 磁场能量密度:m 12H B ω=? 第4章静电场边值问题的解⼀、边值问题的类型●狄利克利问题:给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ●纽曼问题:给定待求位函数在边界上的法向导数值()?=?f s nφ●混合问题:给定边界上的位函数及其向导数的线性组合:2112()()?==?f s f s nφφ●⾃然边界:lim r r φ→∞=有限值⼆、唯⼀性定理静电场的惟⼀性定理:在给定边界条件(边界上的电位或边界上的法向导数或导体表⾯电荷分布)下,空间静电场被唯⼀确定。
电磁场与电磁波复习提纲
“电磁场与电磁波“复习提纲根本定义、根本公式、根本概念、根本计算一、场的概念〔§1-1〕 1. 场的定义2. 标量场与矢量场:等值面、矢量线 二、矢量分析1. 矢量点积与叉积的定义:〔第一次习题〕2. 三种常用正交坐标系3.标量的梯度〔§1-3〕 a) 等值面:例1-1 b) 方向导数:例1-2c) 梯度定义与计算:例1-3 4. 矢量场的通量与散度〔§1-4〕a) 矢量线的定义:例1-4b) 矢量场的通量:()()S e r F S r F n SSd d⋅=⋅=⎰⎰ψc) 矢量场的散度定义与计算:例1-5d) 散度定理〔高斯定理〕:⎰⎰⋅=⋅∇SVS F V Fd d5. 矢量场的环量与旋度〔§1-5〕a) 矢量场的环流〔环量〕:⎰⋅=ll F d Γb) 矢量场的旋度定义与计算:例1-6 c) 旋度定理〔斯托克斯定理〕:()⎰⎰⋅=⋅⨯∇CSl F S Fd d6. 无源场与无散场a) 旋度的散度()0≡⨯∇⋅∇A ,散度处处为0的矢量场为无源场,有A F⨯∇=b) 梯度的旋度()0≡∇⨯∇ϕ,旋度处处为0的矢量场为无旋场,有u F -∇=;c) 矢量场的分类 7. 拉普拉斯算子8. 亥姆霍兹定理:概念与意义 根本概念:1. 矢量场的散度和旋度用于描述矢量场的不同性质a) 矢量场的旋度是矢量,矢量场的散度是标量;b) 旋度描述矢量场中场量与涡旋源的关系,散度描述矢量场中场量与通量源的关系; c) 无源场与无旋场的条件;d) 旋度描述场分量在与其垂直方向上的变化规律;散度描述场分量沿各自方向上的变化规律 2. 亥姆霍兹定理概括了矢量场的根本性质a) 矢量场由其散度、旋度和边界条件唯一确定;b) 由于矢量的散度和旋度分别对应矢量场的一种源,故分析矢量场总可以从研究其散度和旋度着手; c) 散度方程和旋度方程是矢量场的微分形式,故可以从矢量场沿闭合面的通量和沿闭合路径的环流着手,得到根本方程的积分形式。
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波总结第一章一、矢量代数 A ∙B =AB cos θA B ⨯=AB e AB sin θA ∙(B ⨯C ) = B ∙(C ⨯A ) = C ∙(A ⨯B )()()()C A C C A B C B A ⋅-⋅=⨯⨯二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++le e e d x y z矢量面元=++Se e e x y z d dxdy dzdx dxdy体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系⨯=e e e x y z ⨯=e e e y z x ⨯=e e e z x y2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρϕρρϕl 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρϕρρϕ体积元dz d d dVϕρρ=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e zz z ρϕϕρρϕ3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ+e ϕr sin θd ϕ矢量面元d S = e r r 2sin θd θd ϕ体积元ϕθθd drd r dVsin 2=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕθϕϕθ三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度=⋅⎰A SSd Φ0lim∆→⋅=∇⋅=∆⎰A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=⋅⎰A l ld Γmaxn 0rot =lim∆→⋅∆⎰A lA e lS d S3. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A y x z A A A x y z11()z A A A z ϕρρρρρϕ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A 22111()(sin )sin sin ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A r A r A A r r r r ϕθθθθθϕxy z∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A x y z x y zA A A 1zzzA A A ρϕρϕρρϕρ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A 21sin sin r r zr r A r A r A ρϕθθθϕθ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理⋅=∇⋅⎰⎰A S A SVd dV⋅=∇⨯⋅⎰⎰A l A S lSd d四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度00()()lim∆→-∂=∂∆l P u M u M u ll 0cos cos cos ∂∂∂∂=++∂∂∂∂P u u u ulx y zαβγcos ∇⋅=∇e l u u θgrad ∂∂∂∂==+∂∂∂∂e e e +e n x y zu u u uu n x y z2. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂e e e xy z u u u u x y z 1∂∂∂∇=++∂∂∂e e e z u u u u z ρϕρρϕ11sin ∂∂∂∇=++∂∂∂e e e r u u uu r r r zθϕθθ 五、无散场与无旋场1. 无散场()0∇⋅∇⨯=A =∇⨯F A2. 无旋场()0∇⨯∇=u -u =∇F 六、拉普拉斯运算算子 1. 直角坐标系22222222222222222222222222222222∂∂∂∇=++∇=∇+∇+∇∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∇=++∇=++∇=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂A e e e x x y y z zyyyx x x z z z x y zu u uu A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z,,2. 圆柱坐标系22222222222222111212⎛⎫∂∂∂∂∇=++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫∇=∇--+∇-++∇ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭A e e e z z u u uu zA A A A A A A ϕρρρρϕϕϕρρρρρϕρρϕρρϕ3. 球坐标系22222222111sin sin sin ⎛⎫∂∂∂∂∂⎛⎫∇=++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭u u uu r r r r r r θθθϕθϕ ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+-∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂--∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂---∇=∇ϕθθθϕθϕθθθθϕθθθθϕϕϕϕθθθϕθθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 222222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果矢量场F 在无限区域中处处是单值的,且其导数连续有界,则当矢量场的散度、旋度和边界条件(即矢量场在有限区域V’边界上的分布)给定后,该矢量场F 唯一确定为()()()=-∇+∇⨯F r r A r φ其中1()()4''∇⋅'='-⎰F r r r r V dV φπ1()()4''∇⨯'='-⎰F r A r r r V dV π第二章一、麦克斯韦方程组 1. 静电场 真空中:001d ==VqdV ρεε⋅⎰⎰SE S (高斯定理) d 0⋅=⎰l E l 0∇⋅=E ρε0∇⨯=E 场与位:3'1'()(')'4'V dV ρπε-=-⎰r r E r r r r ϕ=-∇E 01()()d 4πV V ρϕε''='-⎰r r |r r |介质中:d ⋅=⎰D S Sqd 0⋅=⎰lE l ∇⋅=D ρ0∇⨯=E极化:0=+D E P εe 00(1)=+==D E E E r χεεεε==⋅P e PS n n P ρ=-∇⋅P P ρ2. 恒定电场 电荷守恒定律:⎰⎰-=-=⋅Vsdv dtd dt dq ds J ρ0∂∇⋅+=∂J tρ传导电流与运流电流:=J E σρ=J v恒定电场方程:d 0⋅=⎰J S Sd 0⋅=⎰J l l 0∇⋅=J 0∇⨯J =3. 恒定磁场 真空中:0 d ⋅=⎰B l lI μ(安培环路定理) d 0⋅=⎰SB S 0∇⨯=B J μ0∇⋅=B场与位:03()( )()d 4π ''⨯-'='-⎰J r r r B r r r VV μ=∇⨯B A 0 ()()d 4π'''='-⎰J r A r r r V V μ 介质中:d ⋅=⎰H l lId 0⋅=⎰SB S ∇⨯=H J 0∇⋅=B磁化:0=-BH M μm 00(1)=+B H =H =H r χμμμμm =∇⨯J M ms n =⨯J M e4. 电磁感应定律() d d in lC dv B dl dt ⋅=-⋅⨯⋅⎰⎰⎰SE l B S +)(法拉第电磁感应定律∂∇⨯=-∂B E t5. 全电流定律和位移电流全电流定律: d ()d ∂⋅=+⋅∂⎰⎰D H l J S lSt∂∇⨯=+∂DH J t 位移电流:d=DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0∂⎧⋅=+⋅⎪∂⎪∂⎪⋅=-⋅⎪∂⎨⎪⋅=⎪⎪⋅=⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰D H J S B E S D S B S lS l SS V Sl tl t V d ρ 0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩D H J BE D B t t ρ()()()()0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩E H E H E E H t t εσμερμ 二、电与磁的对偶性e m e m eme e m m e e m mm e 00∂∂⎫⎧∇⨯=-∇⨯=⎪⎪∂∂⎪⎪∂∂⎪⎪∇⨯=+∇⨯=--⎬⎨∂∂⎪⎪∇=∇=⎪⎪⎪⎪∇=∇=⎩⎭⋅⋅⋅⋅B D E H DB H J E J D B D B t t&tt ρρm e e m ∂⎧∇⨯=--⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⇒⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩⋅⋅B E J D H J D B t t ρρ 三、边界条件1. 一般形式12121212()0()()()0n n S n Sn σρ⨯-=⨯-=→∞⋅-=⋅-=()e E E e H H J e D D e B B2. 理想导体界面和理想介质界面111100⨯=⎧⎪⨯=⎪⎨⋅=⎪⎪⋅=⎩e E e H J e D e B n n S n S n ρ12121212()0()0()0()0⨯-=⎧⎪⨯-=⎪⎨⋅-=⎪⎪⋅-=⎩e E E e H H e D D e B B n n n n 第三章一、静电场分析 1. 位函数方程与边界条件 位函数方程:220∇=-∇=ρφφε电位的边界条件:121212=⎧⎪⎨∂∂-=-⎪∂∂⎩s nn φφφφεερ111=⎧⎪⎨∂=-⎪∂⎩s const nφφερ(媒质2为导体) 2. 电容定义:=qCφ两导体间的电容:=C q /U 任意双导体系统电容求解方法:3. 静电场的能量N 个导体:112ne i i i W q φ==∑连续分布:12e VW dV φρ=⎰电场能量密度:12ω=⋅D E e二、恒定电场分析1.位函数微分方程与边界条件位函数微分方程:20∇=φ边界条件:121212=⎧⎪⎨∂∂=⎪∂∂⎩nn φφφφεε12()0⋅-=e J J n 1212[]0⨯-=J J e n σσ 2. 欧姆定律与焦耳定律欧姆定律的微分形式: =J E σ 焦耳定律的微分形式: =⋅⎰E J VP dV3. 任意电阻的计算2211d d 1⋅⋅====⋅⋅⎰⎰⎰⎰E lE l J S E SSSU R G I d d σ(L R =σS ) 4.静电比拟法:G C —,σε—2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε2211d d d ⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析 2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε1. 位函数微分方程与边界条件矢量位:2∇=-A J μ12121211⨯⨯⨯A A e A A J n s μμ()=∇-∇=标量位:20m φ∇=211221∂∂==∂∂m m m m n nφφφφμμ 2. 电感定义:d d ⋅⋅===⎰⎰B S A lSlL IIIψ0=+i L L L3. 恒定磁场的能量N 个线圈:112==∑Nmj j j W I ψ连续分布:m 1d 2=⋅⎰A J V W V 磁场能量密度:m 12ω=⋅H B第四章一、边值问题的类型(1)狄利克利问题:给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ (2)纽曼问题:给定待求位函数在边界上的法向导数值()∂=∂f s nφ(3)混合问题:给定边界上的位函数及其向导数的线性组合:2112()()∂==∂f s f s nφφ (4)自然边界:lim r r φ→∞=有限值二、唯一性定理静电场的惟一性定理:在给定边界条件(边界上的电位或边界上的法向导数或导体表面电荷分布)下,空间静电场被唯一确定。
电磁场与电磁波理论
电磁场与电磁波理论电磁场与电磁波理论是电子与电气工程领域中的重要学科,它研究电荷和电流所产生的电磁场以及电磁场与电磁波的相互作用。
在现代科技的发展中,电磁场与电磁波理论的应用广泛而深远,涵盖了通信、能源、医学、航空航天等诸多领域。
电磁场理论是电子与电气工程的基础,它描述了电荷和电流在空间中所产生的电磁场分布和变化规律。
根据麦克斯韦方程组,电磁场由电场和磁场组成,二者相互作用、相互影响。
电场是由电荷所产生的力场,它描述了电荷之间的相互作用力,可以通过电场强度来衡量。
磁场则是由电流所产生的力场,它描述了电流对磁性物质和电荷的影响,可以通过磁感应强度来衡量。
电场和磁场的分布和变化规律可以通过麦克斯韦方程组来描述,这些方程集成了电磁学的基本定律,包括电场和磁场的产生、传播和相互转化等。
电磁波理论是电磁场理论的延伸,它研究电磁场的波动性质和传播规律。
根据麦克斯韦方程组的解析解,电磁波是一种横波,它由电场和磁场相互垂直且相互耦合地传播。
电磁波的传播速度等于真空中的光速,它具有能量传递、动量传递和信息传递的特性,被广泛应用于通信、雷达、遥感等领域。
根据频率的不同,电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些电磁波在不同频段和不同波长下具有不同的特性和应用,如无线电通信、红外线热成像、医学影像等。
电磁场与电磁波理论的应用非常广泛。
在通信领域,电磁场与电磁波理论被用于无线电通信、卫星通信、光纤通信等技术中,实现了信息的传输和交流。
在能源领域,电磁场与电磁波理论被用于电能的传输和转换,如输电线路、变压器、电机等设备的设计和优化。
在医学领域,电磁场与电磁波理论被用于医学影像、磁共振成像、放射治疗等技术中,为医学诊断和治疗提供了重要的工具和方法。
在航空航天领域,电磁场与电磁波理论被用于雷达、导航、遥感等技术中,实现了航空航天的导航和监测。
总之,电磁场与电磁波理论是电子与电气工程领域中的重要学科,它研究电荷和电流所产生的电磁场以及电磁场与电磁波的相互作用。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点,多以选择题的形式出现,题目难度较低,属于必得分题目,重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
理解:* 均匀变化的电场产生恒定磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场,非均匀变化的磁场产生变化的电场,振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体,统称为电磁场(麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分,有机的统一为一个整体,并成功预言了电磁波的存在)二、电磁波1、概念:电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
(赫兹用实验证实了电磁波的存在,并测出电磁波的波速)2、性质:* 电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路:由电感线圈与电容组成,在振荡过程中,q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期:T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件:足够高的振荡频率;电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制:把要传送的低频信号加到高频电磁波上,使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类:调幅与调频# 调幅:使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频:使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变(电磁波发射时为什么需要调制?通常情况下我们需要传输的信号为低频信号,如声音,但低频信号没有足够高的频率,不利于电磁波发射,所以才将低频信号耦合到高频信号中去,便于电磁波发射,所以高频信号又称为“载波”)5、电磁波的接收* 电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时,接受电路中振荡电流最强(类似机械振动中的“共振”)。
电磁场与电磁波的基本概念
电磁场与电磁波的基本概念电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念,对于我们理解电磁现象和应用电磁技术有着至关重要的作用。
本文将从电磁场和电磁波的基本概念入手,探讨它们的特性和应用。
一、电磁场的概念电磁场是由电荷和电流所产生的一种物理现象。
我们知道,电荷之间的相互作用通过电场来实现,而电流则通过磁场来实现。
电磁场则是电场和磁场的统一体,它们相互作用,相互影响。
电磁场具有一些基本特性。
首先,电磁场是无处不在的,它存在于我们周围的每一个空间点。
其次,电磁场具有传播性,它可以在空间中传播。
最后,电磁场具有能量和动量,可以对物质产生作用。
电磁场的描述可以使用电场强度和磁感应强度来进行。
电场强度描述了电荷对周围空间的作用,磁感应强度描述了电流对周围空间的作用。
它们都是矢量量,具有大小和方向。
二、电磁波的概念电磁波是由电磁场所产生的一种波动现象。
当电磁场发生变化时,就会产生电磁波。
电磁波是一种横波,它的振动方向与传播方向垂直。
电磁波具有一些基本特性。
首先,电磁波是一种自由空间中的波动现象,不需要介质的存在。
其次,电磁波具有传播性,可以在空间中传播。
最后,电磁波具有波长、频率和速度等特性。
电磁波的波长和频率之间存在着一定的关系,即波速等于波长乘以频率。
在真空中,电磁波的速度是一个常数,即光速,约为3×10^8米/秒。
三、电磁场与电磁波的关系电磁场和电磁波是密不可分的。
电磁波是电磁场的一种表现形式,电磁场的变化会产生电磁波的传播。
电磁波是由电场和磁场相互耦合产生的。
当电场发生变化时,磁场也会发生变化,从而产生磁场的传播;当磁场发生变化时,电场也会发生变化,从而产生电场的传播。
这种电场和磁场的相互转换和传播形成了电磁波。
四、电磁场与电磁波的应用电磁场和电磁波的应用非常广泛。
电磁波是我们日常生活中使用的无线通信技术的基础,如手机、无线网络等。
电磁波还被广泛应用于雷达、卫星通信等领域。
电磁场的应用也非常广泛。
电磁场可以用于电力传输和电能转换,如变压器、发电机等。
高中物理-电磁场和电磁波知识点精讲
高中物理-电磁场和电磁波知识点精讲考纲要求1、电磁场,电磁波,电磁波的周期、频率、波长和波速Ⅰ2、无线电波的发射和接收Ⅰ3、电视、雷达Ⅰ知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容均为Ⅰ级要求,在复习过程中,不再细分为几个单元。
本章重点是了解交变电场和交变磁场的相互联系,定性理解麦克斯韦的电磁场理论。
教学目标:1.了解交变电场和交变磁场的相互联系,定性理解麦克斯韦的电磁场理论.2.了解电磁场和电磁波概念,记住真空中电磁波的传播速度.3.了解我国广播电视事业的发展.教学重点:了解交变电场和交变磁场的相互联系,定性理解麦克斯韦的电磁场理论教学难点:定性理解麦克斯韦的电磁场理论教学方法:讲练结合,计算机辅助教学教学过程:一、电磁振荡1.振荡电路:大小和方向都随时间做周期性变儿的电流叫做振荡电流,能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,LC 回路是一种简单的振荡电路。
2.LC 回路的电磁振荡过程:可以用图象来形象分析电容器充、放电过程中各物理量的变化规律,如图所示3.LC 回路的振荡周期和频率LC T π2=LC f π21=注意:(1)LC 回路的T 、f 只与电路本身性质L 、C 有关(2)电磁振荡的周期很小,频率很高,这是振荡电流与普通交变电流的区别。
分析电磁振荡要掌握以下三个要点(突出能量守恒的观点):⑴理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
⑵回路中电流越大时,L 中的磁场能越大(磁通量越大)。
⑶极板上电荷量越大时,C 中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。
LC 回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数(见右图)。
【例1】 某时刻LC 回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。
则这时电容器正在_____(充电还是放电),电 C Liq t t o o放电 充电 放电 充流大小正在______(增大还是减小)。
解:用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向,而上极板是正极板,所以这时电容器正在充电;因为充电过程电场能增大,所以磁场能减小,电流在减小。
电磁场与电磁波知识点整理
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。
电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质,电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的。
电场的基本性质是对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示,单位为伏特/米(V/m)。
磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁体周围存在磁场,磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。
电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。
磁场的基本特性是对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示,单位为特斯拉(T)。
二、库仑定律与电场强度库仑定律是描述真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的定律。
其表达式为:$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中 F 是两个点电荷之间的库仑力,k 是库仑常量,q1 和 q2 分别是两个点电荷的电荷量,r是两个点电荷之间的距离。
电场强度是用来描述电场力的性质的物理量。
点电荷 Q 产生的电场中,距离点电荷 r 处的电场强度为:$E = k\frac{Q}{r^2}$。
对于多个点电荷组成的系统,某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
三、高斯定理高斯定理是电场的一个重要定理。
通过一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷的代数和除以真空中的介电常数。
在计算具有对称性的电场分布时,高斯定理非常有用。
例如,对于均匀带电的无限长直导线,利用高斯定理可以方便地求出其周围的电场强度分布。
四、安培环路定理安培环路定理反映了磁场的一个重要性质。
在稳恒磁场中,磁感应强度 B 沿任何闭合路径的线积分,等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率。
利用安培环路定理,可以方便地计算具有对称性的电流分布所产生的磁场。
五、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律指出,闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波电磁场和电磁波是我们生活中经常接触到的物理现象。
本文将以通俗易懂的方式,详细介绍电磁场和电磁波的基本概念、特性及应用。
一、电磁场的概念与特性电磁场是由电荷所产生的力场和磁荷所产生的磁场组成的物理场。
它包括电场和磁场两个方面。
电场是由静止电荷所产生的场,具有方向和大小;磁场是由运动电荷所产生的场,同样也具有方向和大小。
电磁场具有以下特性:1. 空间的任何一点都存在电场和磁场;2. 电场和磁场相互作用,相互转换;3. 电场和磁场都遵循相应的物理规律,如库仑定律和安培定律;4. 电场和磁场的强度与产生它们的电荷和电流的大小有关。
二、电磁波的概念与特性电磁波是一种能够在真空中传播的无线电波,它是电磁场的一种表现形式。
电磁波具有电场和磁场的振荡,并且垂直于传播方向。
通常将电磁波按照频率分成不同的波段,如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波的特性如下:1. 电磁波具有波长和频率的关系,波长和频率互为倒数;2. 不同频率的电磁波在介质中传播的速度是相同的,即为光速;3. 电磁波可以在真空中传播,不需要介质媒质;4. 电磁波的能量和强度与其频率有关。
三、电磁场与电磁波的应用电磁场和电磁波在生活中有着广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域:1. 通信技术:无线电通信、卫星通信、手机通信等都是基于电磁波传播原理进行的。
2. 电磁辐射与医学:医学影像学中的X射线和核磁共振都是利用电磁波进行的影像诊断。
3. 电磁感应:电磁感应是电动机、发电机和变压器等电器工作原理的基础。
4. 光学技术:光学仪器和光通信等利用了可见光的电磁波特性。
5. 无人驾驶和雷达系统:雷达系统利用电磁波的反射与接收原理,实现物体的探测与定位。
总结:电磁场与电磁波是我们日常生活中不可或缺的物理现象。
电磁场是由电场和磁场组成的物理场,而电磁波则是电磁场在真空中的一种传播形式。
电磁场和电磁波在通信技术、医学、电气工程、光学技术、雷达系统等方面都有广泛应用。
工程电磁场与电磁波名词解释大全
《电磁场与电磁波》名词解释不完全归纳(By Hypo )第一章 矢量分析1.场:场是遍及一个被界定的或无限扩展的空间内的,能够产生某种物理效应的特殊的物质,场是具有能量的。
2.标量:一个仅用大小就能够完整描述的物理量。
标量场:标量函数所定出的场就称为标量场。
(描述场的物理量是标量)3.矢量:不仅有大小,而且有方向的物理量。
矢量场:矢量场是由一个向量对应另一个向量的函数。
(描述场的物理量是矢量)4.矢线(场线):在矢量场中,若一条曲线上每一点的切线方向与场矢量在该点的方向重合,则该曲线称为矢线。
5.通量:如果在该矢量场中取一曲面S ,通过该曲面的矢线量称为通量。
6.拉梅系数:在正交曲线坐标系中,其坐标变量(u1 ,u2,u3)不一定都是长度, 可能是角度量,其矢量微分元,必然有一个修正系数,称为拉梅系数。
7.方向导数:函数在其特定方向上的变化率。
8.梯度:一个大小为标量场函数在某一点的方向导数的最大值,其方向为取得最大值方向导数的方向的矢量,称为场函数在该点的梯度,记作 9.散度:矢量场沿矢线方向上的导数(该点的通量密度称为该点的散度)10.高斯散度定理:某一矢量散度的体积分等于该矢量穿过该体积的封闭表面的总通量。
11.环量:在矢量场中,任意取一闭合曲线 ,将矢量沿该曲线积分称之为环量。
12.旋度: 一矢量其大小等于某点最大环量密度,方向为该环的一个法线方向,那么该矢量称为该点矢量场的旋度。
13.斯托克斯定理:一个矢量场的旋度在一开放曲面上的曲面积分等于该矢量沿此曲面边界的曲线积分。
14.拉普拉斯算子:在场论研究中,定义一个标量函数梯度的散度的二阶微分算子,称为拉普拉斯算子。
第二章 电磁学基本理论1.电场:存在于电荷周围,能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。
2.电场强度:单位正试验电荷在电场中某点受到的作用力(电场力),称为该点的电场d grad d n a nφφ=强度。
3.电位差:单位正电荷由P 点移动到A 点,外力所做的功称为A 点和P 点之间的电位差。
电磁场与电磁波
电磁辐射的安全防护 措施:包括屏蔽、滤 波、接地等方法,以 降低电磁辐射的危害
电磁波的防护措施
滤波:使用滤波器,滤除有 害电磁波
屏蔽:使用金属材料或电磁 屏蔽材料,阻挡电磁波的传 播
接地:将设备外壳接地,减 少电磁波的辐射
距离:保持与电磁波源的距 离,减少电磁波的影响
电磁波的安全标准与法规
科研领域: 电磁波在科 学研究中的 应用,如天 文观测、粒 子加速器等
未来电磁波的发展趋势与挑战
发展趋势:高速、大容量、低功耗
发展趋势:集成化、小型化、智能 化
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
挑战:电磁波干扰、信息安全、电 磁兼容
挑战:电磁波传播、接收、处理技 术的突破
THANKS
汇报人:XX
伽马射线:波长小于0.01nm,具有极强的穿透力,能穿透人体组织,常用于放射治疗和核物理研究等。
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电磁波的应用
通信技术
电磁波的发现 和应用:无线 电通信、电视 广播、卫星通
信等
通信技术的发 展历程:从模 拟通信到数字 通信,从有线 通信到无线通
信
通信技术的应 用领域:军事、 航天、医疗、 交通、教育等
医疗设备:利用电磁波进行无 创检测和治疗
电磁波与其他领域的交叉发展
通信领域: 电磁波在无 线通信中的 应用,如5G、 6G等
医疗领域: 电磁波在医 疗设备中的 应用,如微 波治疗、射 频消融等
军事领域: 电磁波在军 事装备中的 应用,如雷 达、电子战 等
环保领域: 电磁波在环 保监测中的 应用,如电 磁波污染监 测、电磁波 消毒等
电磁场与电磁波
XX,a click to unlimited possibilities
电磁场与电磁波的基本概念与特性
电磁场与电磁波的基本概念与特性电磁场和电磁波是电磁学领域中的两个重要概念,它们在物理学和工程学的许多领域中扮演着关键的角色。
本文将介绍电磁场和电磁波的基本概念,并探讨它们的特性。
一、电磁场的概念与特性电磁场是由电荷和电流所产生的力场,它包括电场和磁场两个组成部分。
电场是由电荷所产生的力场,它可以通过电荷的静电作用来描述。
磁场是由电流所产生的力场,它可以通过电流的磁性作用来描述。
电场和磁场是相互关联的,在空间中存在一个物理量称为电磁场强度,它可以同时描述电场和磁场的强弱和方向。
根据麦克斯韦方程组,电磁场可以通过电荷和电流产生,并且在空间中以波动形式传播。
电磁场的特性主要包括以下几点:1. 相互作用性:电磁场具有相互作用的性质,电场中的电荷受到电场力的作用,磁场中的电流受到磁场力的作用。
这种相互作用性使得电磁场可以在空间中传递能量和动量。
2. 传播性:电磁场以电磁波的形式在空间中传播。
电磁波是电场和磁场的联合振动,具有特定的频率和波长,可以在真空中传播,速度等于光速。
3. 线性叠加性:电磁场满足线性叠加原理,即多个电磁场的叠加等于各个电磁场分别作用时的独立效果之和。
这个原理在电磁场的计算和分析中十分重要。
二、电磁波的概念与特性电磁波是电磁场以波动形式在空间中传播的现象。
它由电场和磁场的振动联合形成,具有特定的频率和波长,可以携带能量和信息。
电磁波的特性可以用以下几个方面来描述:1. 频率和波长:电磁波的频率指的是在一定时间内电磁场振动的次数,单位为赫兹;波长指的是电磁波在一定时间内传播的距离,单位为米。
频率和波长之间满足频率乘以波长等于光速的关系。
2. 能量和动量:电磁波携带能量和动量,在空间中传播时可以将能量和动量传递给其他物体。
这种特性使得电磁波在通信、能量传输等领域有着重要的应用。
3. 偏振性:电磁波具有偏振性,即电场和磁场的振动方向垂直于传播方向。
根据电场和磁场振动方向的相对关系,可以将电磁波分为横波和纵波两种类型。
电磁场与电磁波复习资料
电磁场与电磁波复习资料⼀、名词解释1. 通量、散度、⾼斯散度定理通量:⽮量穿过曲⾯的⽮量线总数。
(⽮量线也叫通量线,穿出的为正,穿⼊的为负)散度:⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。
⾼斯散度定理:任意⽮量函数A的散度在场中任意⼀个体积内的体积分,等于该⽮量函在限定该体积的闭合⾯的法线分量沿闭合⾯的⾯积分。
2. 环量、旋度、斯托克斯定理环量:⽮量A沿空间有向闭合曲线C的线积分称为⽮量A沿闭合曲线l的环量。
其物理意义随A所代表的场⽽定,当A为电场强度时,其环量是围绕闭合路径的电动势;在重⼒场中,环量是重⼒所做的功。
旋度:⾯元与所指⽮量场f之⽮量积对⼀个闭合⾯S的积分除以该闭合⾯所包容的体积之商,当该体积所有尺⼨趋于⽆穷⼩时极限的⼀个⽮量。
斯托克斯定理:⼀个⽮量函数的环量等于该⽮量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲⾯的积分。
3. 亥姆霍兹定理在有限区域V内的任⼀⽮量场,由他的散度,旋度和边界条件(即限定区域V的闭合⾯S上⽮量场的分布)唯⼀的确定。
说明的问题是要确定⼀个⽮量或⼀个⽮量描述的场,须同时确定其散度和旋度4. 电场⼒、磁场⼒、洛仑兹⼒电场⼒:电场⼒:电场对电荷的作⽤称为电⼒。
磁场⼒:运动的电荷,即电流之间的作⽤⼒,称为磁场⼒。
洛伦兹⼒:电场⼒与磁场⼒的合⼒称为洛伦兹⼒。
5. 电偶极⼦、磁偶极⼦电偶极⼦:⼀对极性相反但⾮常靠近的等量电荷称为电偶极⼦。
磁偶极⼦:尺⼨远远⼩于回路与场点之间距离的⼩电流回路(电流环)称为磁偶极⼦。
6. 传导电流、位移电流传导电流:⾃由电荷在导电媒质中作有规则运动⽽形成的电流。
位移电流:电场的变化引起电介质内部的电量变化⽽产⽣的电流。
7. 全电流定律、电流连续性⽅程全电流定律(电流连续性原理):任意⼀个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的⾯内穿过的全部电流的代数和O8. 电介质的极化、极化⽮量电介质的极化:把⼀块电介质放⼊电场中,它会受到电场的作⽤,其分⼦或原⼦内的正,负电荷将在电场⼒的作⽤下产⽣微⼩的弹性位移或偏转,形成⼀个个⼩电偶极⼦,这种现象称为电介质的极化。
电磁场与电磁波的基本理论和工程应用
电磁场与电磁波的基本理论和工程应用电磁场和电磁波是电磁学的基础概念,其理论和应用在现代科技社会中起着重要作用。
本文将详细介绍电磁场和电磁波的基本理论以及其在工程应用中的具体情况。
一、电磁场的基本理论1.1 电磁场的概念电磁场是一种存在于空间中的物理现象,描绘了电荷和电流的相互作用过程。
它由电场和磁场两部分组成,具有方向强度和传播速度等特性。
1.2 电磁场的数学表达电磁场的数学表达主要是通过麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组包括四个方程,分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和法拉第电磁感应第二定律。
1.3 电磁场的特性电磁场有许多特性,其中包括:- 有源性:电磁场的产生需要带电粒子或电流作为能量源。
- 传播性:电磁场可以在空间中传播,并以光速的速度传递信息。
- 叠加性:多个电磁场可以叠加形成新的电磁场。
- 势能性:电磁场可以与电荷相互转化,从而进行能量的传递。
二、电磁波的基本理论2.1 电磁波的概念电磁波是由电磁场在空间中传播形成的一种波动现象。
它由电场和磁场的相互作用引起,具有电磁场的传播速度和特性。
2.2 电磁波的产生和传播电磁波的产生主要是通过加速带电粒子或振荡电流来实现的。
一旦电磁波产生后,它会以电磁场的形式在空间中传播,直到被吸收或衰减。
2.3 电磁波的分类根据波长和频率的不同,电磁波可以分为不同的分类,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
三、电磁场和电磁波的工程应用3.1 通信技术电磁场和电磁波在通信技术中起着关键作用。
无线电波和微波被广泛应用于无线通信和卫星通讯领域,可实现远距离的信息传输。
3.2 雷达技术雷达技术利用电磁波进行探测和测距,广泛应用于航空、军事等领域。
雷达可实现对目标的探测、定位和跟踪,具有重要意义。
3.3 高频加热技术高频加热技术是利用电磁场的能量将物体加热到所需温度。
它在工业生产中广泛应用于熔融金属、加热塑料等领域。
3.4 医学诊断技术电磁波在医学诊断技术中也有重要应用。
最新电磁场与电磁波理论 概念归纳
A.电磁场理论B基本概念1.什么是等值面?什么是矢量线?等值面——所有具有相同数值的点组成的面★空间中所有的点均有等值面通过;★所有的等值面均互不相交;★同一个常数值可以有多个互不相交的等值面。
矢量线(通量线)---- 一系列有方向的曲线。
线上每一点的切线方向代表该点矢量场方向,而横向的矢量线密度代表该点矢量场大小。
例如,电场中的电力线、磁场中的磁力线。
2.什么是右手法则或右手螺旋法则?本课程中的应用有哪些?(图)右手定则是指当食指指向矢量A的方向,中指指向矢量B的方向,则大拇指的指向就是矢量积C=A*B的方向。
右手法则又叫右手螺旋法则,即矢量积C=A*B的方向就是在右手螺旋从矢量A转到矢量B的前进方向。
本课程中的应用:★无限长直的恒定线电流的方向与其所产生的磁场的方向。
★平面电磁波的电场方向、磁场方向和传播方向。
3.什么是电偶极子?电偶极矩矢量是如何定义的?电偶极子的电磁场分布是怎样的?电偶极子——电介质中的分子在电场的作用下所形成的一对等值异号的点电荷。
电偶极矩矢量——大小等于点电荷的电量和间距的乘积,方向由负电荷指向正电荷。
4.麦克斯韦积分和微分方程组的瞬时形式和复数形式;积分形式:微分方式:(1)安培环路定律(2)电磁感应定律(3)磁通连续性定律(4)高斯定律5.结构方程6.什么是电磁场边界条件?它们是如何得到的?(图)边界条件——由麦克斯韦方程组的积分形式出发,得到的到场量在不同媒质交界面上应满足的关系式(近似式)。
边界条件是在无限大平面的情况得到的,但是它们适用于曲率半径足够大的光滑曲面。
7.不同媒质分界面上以及理想导体表面上电磁场边界条件及其物理意义;(1)导电媒质分界面的边界条件★导电媒质分界面上不存在传导面电流,但可以有面电荷。
在不同媒质分界面上,电场强度的切向分量、磁场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量永远是连续的(2)理想导体表面的边界条件★理想导体内部,时变电磁场处处为零。
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A.电磁场理论B基本概念1.什么是等值面?什么是矢量线?等值面——所有具有相同数值的点组成的面★空间中所有的点均有等值面通过;★所有的等值面均互不相交;★同一个常数值可以有多个互不相交的等值面。
矢量线(通量线)---- 一系列有方向的曲线。
线上每一点的切线方向代表该点矢量场方向,而横向的矢量线密度代表该点矢量场大小。
例如,电场中的电力线、磁场中的磁力线。
2.什么是右手法则或右手螺旋法则?本课程中的应用有哪些?(图)右手定则是指当食指指向矢量A的方向,中指指向矢量B的方向,则大拇指的指向就是矢量积C=A*B的方向。
右手法则又叫右手螺旋法则,即矢量积C=A*B的方向就是在右手螺旋从矢量A转到矢量B的前进方向。
本课程中的应用:★无限长直的恒定线电流的方向与其所产生的磁场的方向。
★平面电磁波的电场方向、磁场方向和传播方向。
3.什么是电偶极子?电偶极矩矢量是如何定义的?电偶极子的电磁场分布是怎样的?电偶极子——电介质中的分子在电场的作用下所形成的一对等值异号的点电荷。
电偶极矩矢量——大小等于点电荷的电量和间距的乘积,方向由负电荷指向正电荷。
4.麦克斯韦积分和微分方程组的瞬时形式和复数形式;积分形式:微分方式:(1)安培环路定律(2)电磁感应定律(3)磁通连续性定律(4)高斯定律5.结构方程6.什么是电磁场边界条件?它们是如何得到的?(图)边界条件——由麦克斯韦方程组的积分形式出发,得到的到场量在不同媒质交界面上应满足的关系式(近似式)。
边界条件是在无限大平面的情况得到的,但是它们适用于曲率半径足够大的光滑曲面。
7.不同媒质分界面上以及理想导体表面上电磁场边界条件及其物理意义;(1)导电媒质分界面的边界条件★导电媒质分界面上不存在传导面电流,但可以有面电荷。
在不同媒质分界面上,电场强度的切向分量、磁场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量永远是连续的(2)理想导体表面的边界条件★理想导体内部,时变电磁场处处为零。
导体表面可以存在时变的面电流和面电荷。
电磁场边界条件一般形式的标量形式和矢量形式★理想导体表面上不存在电场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量。
★电力线总是垂直于理想导体表面的,而磁力线总是平行于理想导体表面的。
★磁场强度的切向分量等于面电流密度的大小,导体表面的外法线、磁场强度的切向分量和面电流三者的方向满足右手螺旋法则。
★电位移的法向分量等于面电荷密度的大小。
(3)理想介质分界面的边界条件理想媒质分界面上电场强度和磁场强度的切向分量是连续的。
磁感应强度的法向分量和电位移法向分量也是连续的。
8.什么是静电场折射定律?(图)在界面上电场强度的方向将会发生突变9.直接积分法的基本概念;直接求解一维电位分布所满足的二阶常微分方程,即直接求解一维的泊松方程(有源区)或一维的拉普拉斯方程(无源区)的方法。
10.分离变量法的基本概念;将待求的多变量的未知函数分离成多个单变量的函数后分别进行求解的方法。
11.什么是镜像法?导体平面和导体球面的镜像电荷是如何确定的?(图)用镜像电荷代替导体面或介质面的影响,利用原电荷和镜像电荷来求解场分布的方法。
★点电荷关于无限大导体平面的镜像电荷——大小相等、极性相反,位置以平面为对称。
【1】线电荷与无限大导体平面的镜像法★镜像线电荷与原线电荷大小相等、极性相反,且位置以平面为对称【2】点电荷与两个半无限大相交导体平面的镜像法只有夹角满足条件时,才能利用镜像法进行求解。
镜像电荷总数为个。
当夹角 90度时,点电荷产生的电位分布为当夹为60度时,线电荷产生的电位分布为★零电位参考点取在两个导体平面的交点(2)点电荷关于导体球面的镜像法【1】接地球(壳)外的点电荷的镜像法【2】接地球壳内的点电荷的镜像法导体球面的镜像法特点●电荷在接地球的外部时,总的感应电荷等于镜像电荷,但是电量小于实际的电荷。
●电荷在接地球壳内部时,总的感应电荷也是等于镜像电荷,其电量也等于实际的点电荷的电量。
12.什么是静电比拟法?它有什么用处?静电比拟法——借助静电场的计算方法或者计算结果来得到导体内恒定电场问题的解。
或者借助已有的导体内恒定电场的计算或实验结果得到静电问题的解。
用处:根据静电比拟法可知电容器中电流分布以及电容器的漏电导导体内(源区除外)恒定电场基本方程以及边界条件与理想介质内(源区除外)静电场的基本方程和边界条件源外的恒定电场无源区的静电场场方程结构方程位函数方程边界条件13.什么是恒定磁场折射定律?(图)14.静电场、恒定电场和时谐电磁场的位函数的基本概念:(定义、微分方程、滞后位)●静电场——由静止电荷所产生的电场:●基本方程的微分形式★若导体中存在有恒定电流,则该导体内部必然存在一个不随时间而变化的电场来驱动电荷做定向运动,这个电场就是导体内部的恒定电场。
恒定电场也是时变电磁场的特殊情形。
恒定电场基本方程和边界条件也是麦克斯韦方程组和时变电磁场的边界条件在各类场量均不随时间而变化时的特殊情形★当导体内部流过恒定电流时,导体内部的电荷密度和电流密度均不随时间而变化。
导体内部的电场应为无旋场,导体内部的体电流密度的散度应为零。
★导体内部恒定电场的微分方程★★欧姆定律微分形式的★时谐电磁场——场量的诸分量都随时间做正弦或余弦形式的变化,即随时间做简谐变化。
★时谐电磁场位函数的定义15、时谐电磁场的达兰贝尔方程(波动方程)和亥母霍兹方程(复波动方程)●位函数的达兰贝尔方程(波动方程)●无源区域内位函数满足的齐次达兰贝尔方程(波动方程)无源区域内电磁场满足的齐次达兰贝尔方程(波动方程)★滞后位——积分表示式中的第一项,代表了从源点向场点传播的电磁波——入射波★超前位——积分表示式中的第二项,代表了从场点向源点传播的电磁波——反射波★在无限大空间中,没有任何障碍物,也就不会有反射波,即不可能存在超前位,只有滞后位。
★无源区的位函数的亥姆霍兹方程●无源区的电磁场的亥姆霍兹方程16、坡印亭定理及其物理意义➢电磁波的传播伴随着电磁能量的传递。
或者说,电磁能量以电磁波的形式在空间传播以送到远方的接收点。
电磁能量在传播的过程中满足能量守恒定律。
➢能量守恒定律——能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。
17、什么是均匀平面波的极化?均匀平面波的极化有什么特点●极化(偏振)——空间各点的电场强度矢量随时间变化的特性或各点的电场强度矢量的顶点在一个周期内在等相位面内画出的轨迹的形状。
●均匀平面波极化的特点:●(1)电场的极化就是磁场的极化;●(2)不同的位置处,极化的形式完全相同,只是变化的起始点不同;●(3)均匀平面波的极化可以分为线极化、圆极化和椭圆极化三种,而圆极化和椭圆极化又分为右旋(正旋)极化或左旋(反旋)极化。
18、什么是线极化?什么是圆极化?什么是椭圆极化?什么是右旋圆极化波?什么是左旋圆极化波?★当均匀平面波的电场的两个分量的初相位是同相或者反相时,对应的均匀平面波是线极化波。
★当均匀平面波的电场的两个分量的幅度相等且初相位相差90度时,对应的均匀平面波是圆极化波。
★将大拇指指向波的传播方向,其余的四指指向电场矢量顶点的旋转方向,符合右手螺旋关系的称为右旋(正旋)极化波,符合左手螺旋关系的称为左旋(反旋)极化波19、什么是传播常数?什么是衰减常数?什么是相位常数?导电媒质中传播的均匀平面波具有什么特点?★导电媒质中的传播常数衰减常数相位常数●均匀平面波在导电媒质中传播的特点●(1)仍然是横电磁波,即TEM波。
●(2)传播常数是一个复数,它表明在电磁波的传播过程中,场强的相位按规律随的增加而滞后,场强的振幅按规律随的增加而衰减。
●(3)波阻抗是复数。
这说明电场和磁场在时间上不同相。
磁场的相位落后于电场。
●(4)三者在空间上相互垂直且满足右手螺旋关系。
●●(5)导电媒质中的相速和波长20、什么是色散?什么是导电媒质的色散?★色散——由于实际中的信号总是含有不同的频率分量,如果这些不同的频率分量的相速不同的话,将会导致信号不能正常传播,出现失真。
这种现象称为色散(或频散)现象。
★色散媒质——具有色散现象的媒质就称为色散媒质。
由于在导电媒质中,电磁波的相速不是常数,所以导电媒质就是一种色散媒质。
当电磁波在无限大的理想介质中传播时,其相速是与频率无关的常数,因此不会出现色散。
21、什么是趋肤效应?什么是趋肤深度(透入深度)?★趋肤效应——当电磁波垂直进入良导体后,场强以及电流密度随着电磁波透入导体深度的增加而迅速衰减。
场强以及电流密度主要分布在导体表面,这种现象就是所谓的“趋肤效应”。
★趋肤深度——电磁波的场强振幅衰减到表面值的所经过的距离22、均匀平面波对不同媒质分界面的垂直射入的基本概念;(图)★垂直入射——入射波的方向垂直于分界面23、均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射的基本概念;(入射面,垂直极化入射,平行极化入射,反射定律,折射定律,全反射,全折射)★斜入射——均匀平面波以任一角度向理想介质平面入射★入射面——由入射线和界面法线所确定的平面,也即入射线、反射线、折射线和分界面的法线所共有的平面。
★垂直极化波的斜入射——入射波的电场垂直于入射面★平行极化波的斜入射——入射波的电场平行于入射面★在垂直极化波斜入射的条件下,不可能出现无反射现象。
★可以利用无反射现象从圆极化中分离出线极化波。
当平面波向无限大分界面平面斜入射时入射角必然等于反射角称为反射定律理想介质分界面上的无反射(全折射)和全反射★非铁磁性媒质分界面无反射的条件:(1)平行极化波斜入射;(2)★布儒斯特角★非铁磁性媒质分界面全反射的条件:(1)光密媒质到光疏媒质;(2)临界角垂直极化波斜入射和平行极化波斜入射都可以产生全反射;全反射不等于无折射。