工程电磁场原理(part19)
工程电磁场原理
工程电磁场原理电磁场是电荷和电流产生的物理场，是电磁学的重要基础。
在工程领域，电磁场原理被广泛应用于电力系统、电子电路、通信系统等方面。
本文将对工程电磁场原理进行介绍，包括电场和磁场的基本概念、电磁场的数学描述、电磁感应和麦克斯韦方程等内容。
首先，我们来看电场和磁场的基本概念。
电场是指电荷周围产生的力场，它可以通过电场线来描述。
而磁场是由电流或者磁化物质产生的场，可以通过磁力线来描述。
电场和磁场是相互联系的，它们共同构成了电磁场。
在工程中，我们经常需要分析和计算电场和磁场的分布，以便设计和优化电路、电机、变压器等设备。
其次，电磁场可以通过数学描述来进行分析。
电场可以通过电场强度来描述，而磁场可以通过磁感应强度来描述。
在电磁场中，电场和磁场之间存在着相互作用，可以通过麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程，它包括了电场和磁场的产生和变化规律，是电磁场理论的核心内容。
接下来，我们将介绍电磁感应现象。
电磁感应是指磁场的变化会引起感生电动势，从而产生感应电流。
这一现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
电磁感应现象的理解和应用对于工程实践具有重要意义。
最后，我们将讨论麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程，它包括了电场和磁场的产生和变化规律。
麦克斯韦方程组共有四个方程，分别描述了电荷产生的电场、电流产生的磁场、电磁感应现象以及电磁场的性质。
通过对麦克斯韦方程组的分析和应用，可以深入理解电磁场的基本原理，为工程实践提供理论支持。
综上所述，工程电磁场原理是电磁学的重要内容，它在工程领域具有广泛的应用价值。
通过对电场和磁场的基本概念、数学描述、电磁感应和麦克斯韦方程组的介绍，我们可以更好地理解和应用电磁场原理，为工程实践提供理论支持。
希望本文能够帮助读者深入理解工程电磁场原理，促进电磁学理论在工程实践中的应用。
工程电磁场知识点总结
工程电磁场知识点总结工程电磁场是电磁学中的一个重要分支，涉及到电磁场的产生、传播和应用等方面的知识。
在工程领域中，我们经常会遇到电磁场的问题，因此了解和掌握工程电磁场的知识是非常重要的。
本文将以工程电磁场知识点为主题进行总结和讨论。
一、电磁场的基本概念电磁场是由电荷和电流所产生的一种物理场。
在电磁场中，存在着电场和磁场。
电场是由电荷产生的，具有电荷的静电力和静电场。
磁场是由电流产生的，具有电流的磁力和磁感应强度。
二、电场的性质和特点电场具有以下几个基本性质和特点：1. 电场的强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
电场强度的单位是伏/米。
2. 电场是矢量场，具有方向性。
电场的方向指向正电荷运动方向相反的方向。
3. 电场具有叠加性。
当存在多个电荷时，它们产生的电场可以进行叠加。
4. 电场中的电势能与电荷的位置有关，电势能的变化量等于电荷在电场中的移动所做的功。
三、磁场的性质和特点磁场具有以下几个基本性质和特点：1. 磁场的强度与电流成正比，与距离的平方成反比。
磁场强度的单位是特斯拉。
2. 磁场是矢量场，具有方向性。
磁场的方向由电流的方向决定，遵循右手螺旋规则。
3. 磁场具有叠加性。
当存在多个电流时，它们产生的磁场可以进行叠加。
4. 磁场中的磁能与磁体的位置和磁矩有关，磁能的变化量等于磁体在磁场中的移动所做的功。
四、电磁场的相互作用电场和磁场是相互关联的，它们之间存在着相互作用。
根据法拉第电磁感应定律和安培环路定理，当电磁场发生变化时，会产生感应电动势和感应电流。
这种相互作用是电磁感应和电磁波传播的基础。
五、电磁场的应用工程电磁场的应用非常广泛，涉及到电力、通信、雷达、医疗器械、电子设备等众多领域。
其中几个典型的应用包括：1. 电力传输和变换。
电磁场在电力系统中起着重要的作用，可以实现电能的传输和变换。
2. 通信和无线电。
电磁场在通信系统中用于信息的传输和接收，包括无线电、微波、红外线等。
3. 雷达和导航。
优选工程电磁场原理倪光正
2.3.2 静电场中的电介质 • 电介质的极化
电介质—— = 0，即理想的绝缘材料。
电介质中的带电粒子被原子内在力、分子内在力或分子间的力所束缚——束 缚电荷（bound charge）。
1.极化现象
➢ 位移极化现象—— 无极分子电介质(H2、N2、O2、CH4、CCl4等) 。
Eo 0
q
Eo
非线性：媒质参数随电场的值而变化。
例 分析理想平板电容器极板间电介质中的电场。
[分析] 设该平板电容器两极板上分布的自由电荷面密度分别为 和 - 。当电极之
间为真空时，电容器内的电场强度
E0 的量值
E0
0
，其方向与电极平面垂直，
且均匀分布。
当在电极间插入均匀且各向同性的电介质 时，则如图所示，电介质中将产生
优选工程电磁场原理倪光正
2.3 导体和电介质 2.3.1 静电场中的导体
静电 感应
外电场 中导体
自由电子 反E 移动
电荷重 新分布
内电场抵 消外电场
导体静 电平衡
自由 电荷
2.3 导体和电介质 2.3.1 静电场中的导体
• 导体内部 E 0 ； • E 0 ， = const等位体； • 导体表面必与其外侧的 E 线正交；
r
1
40
V
P r dV
r r
S
P
r
r dS
r
E
r
1
40
V
P
r
eR R2
dV
P
S
r
eR R2
dS
2.4 电介质中的电场
基本出发点： 电介质中的电场——真空中，自由电荷与极化电荷共同产生的静电场。
工程电磁场原理
工程电磁场原理工程电磁场原理是一门研究电磁场理论及其应用的学科。
它涵盖了电磁场的基本原理、静电场、恒定磁场、时变电磁场、平面电磁波、导电媒质中的电磁场、电磁辐射与散射、电磁兼容与电磁防护以及电磁场数值分析等内容。
本文将对这些内容进行简要介绍。
一、电磁场基本原理电磁场的基本原理主要包括麦克斯韦方程组和坡印廷定理。
麦克斯韦方程组是描述电磁场变化的数学模型，包括了电场、磁场和它们之间的相互关系。
坡印廷定理则表示了电磁功率流与能量密度的关系，为电磁波传播和能量转换提供了理论基础。
二、静电场静电场是指电场强度不随时间变化的电场。
在静电场中，电荷分布是稳定的，不会产生电流。
静电场的特性包括电场线不闭合、电场力与电场强度成正比等。
静电场的分析方法主要包括高斯定理和电势能的概念。
三、恒定磁场恒定磁场是指磁场强度不随时间变化的磁场。
在恒定磁场中，磁力线是闭合的，不会产生感应电动势。
恒定磁场的特性包括磁场线闭合、磁感应线与磁场强度成正比等。
恒定磁场的应用包括磁力设备和磁记录技术等。
四、时变电磁场时变电磁场是指电场或磁场随时间变化的电磁场。
时变电磁场的分析方法主要包括波动方程和位函数的概念。
时变电磁波的传播速度等于光速，具有频率域的连续性和能量传递方向性等特点。
时变电磁波的应用包括无线通信、雷达探测和电磁成像等。
五、平面电磁波平面电磁波是指电场和磁场在空间中以波的形式传播的电磁波。
平面电磁波具有等相位面和等振幅面的特点，可以沿某一方向传播。
平面电磁波的分析方法主要包括波动方程和傅里叶分析等。
平面电磁波的应用包括卫星通信和电视广播等。
工程电磁场原理教学课件
磁场的产生和性质
磁场由磁荷产生，并且受到电荷和电流的影响。 磁场具有磁场线和磁感应强度的概念，能够对物体施加磁力。
洛伦兹力和电动势的作用
洛伦兹力
描述电荷在磁场中受到的力，影响电流的流动和 物体的运动。
电动势
描述电场或磁场中的能量转化为电流的能力。
变电磁电荷是电磁场的源，电场是电荷产生的场，电位移描述电场中的能量传递。 电荷和电场之间遵循库仑定律，电场线表示电场的强度和方向。 电位移是电场中的一个重要概念，衡量电场中的能量传递。
安培环路定理和法拉第电磁感应定律
安培环路定理
描述电流环路中的磁场强度分布和变化。
法拉第电磁感应定律
电磁辐射和信号传输
电磁辐射
描述电磁场向周围空间传播的过程，包括可见光、无线电波等。
信号传输
利用电磁场进行信息和数据的传递，应用于通信和无线技术。
调制和解调
调制是在信号中嵌入信息，解调是从信号中提取信息。
工程电磁场原理教学课件 PPT
欢迎来到《工程电磁场原理教学课件PPT》！本课程将深入讲解电磁场的基 本概念和原理，探讨电磁场在工程应用中的重要作用。
电磁场的基本概念和原理
电磁场是一种在空间中存在的物理场，由电荷产生，分为静电场和静磁场。 静电场由静电荷引起，表现为电荷之间的相互作用。 静磁场由静磁荷引起，表现为物体受力方向的改变。
1
变电磁场
由电荷或电流的变化引起，包括电磁感应现象和电磁辐射。
2
电磁波
由振荡的电场和磁场组成，可以在空间中传播。
3
应用和影响
变电磁场和电磁波的产生对通信、能源传输和医学诊断等领域起着重要作用。
电磁场的能量和功率
工程电磁场导论课件
1.4 矢量场的通量 散度
1.4.1 矢量场的矢量线 形象地描述矢量场在空间的分布
矢量线的概念:矢量线是场空间中的
有向曲线, 有向曲线,矢量线上任一点的切线方向 都与该点的场矢量方向相同,如图所示. 都与该点的场矢量方向相同,如图所示
F (r )
M
dr r + dr o
矢量线
r
特点:矢量场中的每一点都有矢量线通过, 特点:矢量场中的每一点都有矢量线通过,矢量线充满矢 量场所在的空间. 量场所在的空间.
r ,θ , φ
er × eθ = eφ eθ × eφ = er eφ × er = eθ
球面坐标系
er , eθ , eφ
r = er r
dl = er dr + eθ rdθ + eφ rsinθ dφ
dSr = er dlθ dlφ = er r 2sinθ dθ dφ
dSθ = eθ dlr dlφ = ez rsinθ drdφ
等值面
u=c 1 u=c 2 u=c 3
常数C取一系列不同的值 就得到一系列不同的等值面, 取一系列不同的值, ① 常数 取一系列不同的值,就得到一系列不同的等值面, 形成等值面族; 形成等值面族; ② 若 M 0 ( x0 , y0 , z 0 ) 是标量场中的任一点,显然,曲面 是标量场中的任一点,显然, 是通过该点的等值面, u ( x, y, z ) = u ( x0 , y 0 , z 0 ) 是通过该点的等值面,因此标量场的 等值面充满场所在的整个空间; 等值面充满场所在的整个空间;
dl
cos β =
dy dl
cos γ =
dz dl
是L 方向的方向余弦. 方向导数的特点: 方向导数的特点
工程电磁场与电磁波基础
工程电磁场与电磁波基础1.引言1.1 概述工程电磁场与电磁波是人类在工程领域中广泛应用的重要概念和技术。
电磁场是指由电荷所产生的电场和磁场的总体表现，它对于我们的日常生活和各个工程领域都具有重要的影响。
电磁波则是电磁场以波动形式传播的现象，其传播特性和应用广泛用于通信、雷达、无线电等工程技术中。
在大多数工程项目中，了解和控制电磁场的特性是至关重要的。
工程电磁场的基础理论包括电场和磁场的概念和特性。
电场是由电荷所产生的力场，它对电荷施加力的作用。
而磁场则是由电流所产生的力场，它对电荷和电流施加力的作用。
了解电磁场的特性可以帮助工程师们设计和优化电路、电机、电磁防护等各种设备和系统。
电磁场的产生和传播是工程电磁场基础的重要内容。
电磁场的产生可以通过电荷的分布或电流的流动来实现。
当电荷或电流发生变化时，电磁场会随之发生变化。
电磁场的传播是指电磁场能量在空间中传递的过程。
电磁波是一种特殊的电磁场传播形式，它以波动的方式传播，并具有特定的频率和波长。
电磁波在空间中传播速度恒定，且不需要介质介入，因此可以在真空中传播。
电磁波作为电磁场的一种表现形式，其基础理论包括电磁波的概念和特性。
电磁波是由电场和磁场相互耦合而形成的波动现象。
电磁波的传播特性与其频率和波长密切相关，不同频率和波长的电磁波在空间中的传播特性和应用也不同。
电磁波广泛应用于无线通信、广播电视、雷达探测等领域，为人们的生活和工程技术提供了便利。
通过对工程电磁场和电磁波的研究和应用，我们可以更好地理解电磁现象，优化工程设计，提高工程技术的效率和可靠性。
同时，深入了解工程电磁场和电磁波对工程领域的影响，可以为解决工程问题和推动工程技术的发展提供更有效的方法和手段。
因此，对工程电磁场与电磁波的基础理论和应用具有重要的研究价值和实际意义。
1.2文章结构文章结构部分应该简要介绍整篇文章的结构和各个章节的主要内容。
具体内容如下：文章结构：本文将主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
《工程电磁场原理》课程讲稿(有限元)解读
二维静态电磁场的有限元方法(FEM)简介静电场： σαφφεφϕερφ+=∂∂=-=∇Ω∂Ω∂21||02n 特定条件才有解析解稳恒磁场： νβμμ+=∂∂=-=∇Ω∂Ω∂A nAA A J A21||02特定条件才有解析解，不适合工程应用。
第一节 加权余量法(Weighted Residual Method)-伽辽金法（Galerikin Mehtod ）一 加权余量法(Weighted Residual Method) 有一边值问题方程：f u L=ˆ Lˆ算符，对函数u 的运算，f 是已知函数，求解u 。
为了求解u ，有一系列线性无关函数u1,u2,…ui …，也叫基（序列）函数。
取前m 项近似求u-即u 的线性组合。
∑==mj j j u c u 1 （当m →∞, u u =）则余量差（误差）： ∑=-=-=mj j j f u L c f u L R 1ˆˆ精确解：R=0;但是，如果在误差允许范围内，满足需要即可。
满足强制余量的加权（weight ）积分为零:⎰Ω==Ω),...,2,1(0n i Rd w i⎰∑⎰Ω=ΩΩ=Ωmj ij j i fd u d u c L u 1ˆ Wi 叫权函数序列，亦线性无关。
二 伽辽金法（Galerikin Mehtod ）--最常用方法若取权函数与基函数相等，i i u w =⎰∑⎰⎰Ω=ΩΩΩ=Ω=Ωmj ij j i ifd u d u c L u Rd u 1ˆ0这种方法叫做伽辽金方程（Galerikin Mehtod ）加权余量方法。
第二节 有限元方法的基本思想1．有限元方法的基本思想Ω进行有限元剖分，也就是把一个闭合场域划分为N 个微小的有限单元（简称有限元或单元），即1Ne e =Ω=Ω∑在每个单元e Ω上构造插值函数逼近真解，将待求函数φ用各单元e Ω上的()e φ表示为()1()Ne e x φφ=≈∑在单元e Ω上，进一步地将()e φ用插值函数()e i N p 和节点待求函数值i φ表示为()1re e i i i N φφ==∑其中，i 为单元e Ω上节点序号，r 为单元的总的节点数。
工程电磁场导论
工程电磁场概论是21世纪的课程材料，由冯慈章和马锡奎编辑，由高等教育出版社于2000年出版。
该书适用于电气工程和自动化的所有专业，也可以用作选修课程材料或供社会读者参考。
本书共八章，由西安交通大学电气工程原理教学研究室根据多年的教学研究与实践编写而成。
这是一本针对电气工程专业的学生的书，旨在学习电磁场理论。
图书制作过程修订过程在“电磁场”的基础上对“工程电磁场简介”进行了修订（冯慈章编辑）。
与电磁场相比，删除了狭义相对论和各向异性介质中的电磁场，并添加了相应的准静态电磁场，波导和谐振器。
该书由冯慈章和马锡奎编辑。
第一章和第五章由马锡奎撰写；第二章和第三章是由刘布曾写的。
第四，第八和附录A由邱洁撰写。
第六，第七章由王忠义撰写。
本书是教育部“面向21世纪的高等教育教学内容和课程体系改革计划”项目的研究成果。
它在1998年被教育部批准为21世纪的课程材料。
高等教育出版社于2010年6月出版。
内容有效性本书共分为八章：静电场，恒定电场，恒定磁场，时变电磁场，准静态电磁场，平面电磁波的传播，均匀传输线上的导波电磁波，波导和谐振器。
附录中列出了矢量分析，电磁单元系统，某些材料的参数和物理常数。
每章的末尾都有总结，总结，思考问题和练习。
本书的最后有一些练习的答案。
本书的某些章节相对独立，可以根据自己的教学需求进行选择。
教学资源辅助教材电磁场的要点和解决方案是冯茨章，马锡奎主编，西安交通大学出版社出版的工程电磁场概论的配套书（高等教育出版社）。
本书共8章，每章包括4部分：基本内容和公式，重点和难点，典型示例分析和自测题。
该书有252页，30万个单词，32（880×1230）格式，ISBN 代码是7-5605-2232-7。
[5]教材特点“工程电磁场概论”与物理学中的电磁学联系在一起，既满足了强电流专业电磁场理论课的基本要求，又扩大了强电流专业电磁场的知识范围。
该书着重介绍了电磁场理论在工程实践中的应用。
工程电磁场导论
工程电磁场导论本书介绍了电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本概念、基本方法及其在现实生活中的应用。
主要内容包括:电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒定电流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播以及有关电磁场理论应用发展方向的概述。
全书沿着电磁场理论发展的历史脉络,追踪前人进行理论与实验探索的艰辛里程,将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机地结合起来,同时论述了电磁场理论在日常生活和经济社会中的广泛应用。
电磁场理论是高等学校工科电类专业的一门技术基础课。
它所涉及的内容是电类专业学生应具备的知识结构的必要组成部分，同时又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。
学好这门课程将增强学生的适应能力与创造能力。
本书是为高等学校工科电类专业本科生学习电磁场理论课程而编写的教学用书，并于1998年经教育部批准为面向21世纪课程教材。
编写《工程电磁场导论》教材的主要目标是：为了适应当前高等教育改革中注重素质培养和能力培养、加强基础、拓宽专业的需要。
在编写中，编者主要作了如下的考虑：（1）到下个世纪初，目前电磁场理论作为一门主干（核心）课程的框架仍将基本保持不变。
它仍然是以经典内容为主，也仍然是电类专业技术的基础。
但是，应该重新审视、选择和组织教学内容，处理好基础部分与深入内容、传统方法与现代观点之间的关系，不宜片面强调电磁场理论学科本身的系统性和完整性。
应该明确本门课程是作为专业学习的基本支撑，是为学科方向服务的。
（2）突出电磁场的普遍规律，注重教材的基础性，使学生对基础知识牢固掌握、灵活运用。
注重基本概念、基本规律和基本的分析计算方法。
（3）注意应用性和实践性（即工科特色）的体现。
重视工程问题的电磁模型的建立和定性分析，有意识地培养学生从定性的方法入手提出问题和分析问题的能力。
（4）协调好本课程与前后课程之间的关系。
让学生充分发挥已掌握的数学知识和技能，把物理概念和数学工具妥善地结合起来处理电磁问题。
工程电磁场原理
工程电磁场原理
工程电磁场原理是指电磁场在工程领域中的应用原理。
电磁场是由带电粒子所产生的一种物理现象，包括电力场和磁场。
电力场是由带电粒子产生的力场，其力的作用效应是吸引或排斥其它带电粒子；磁场是由带电体运动或电流所产生的，可以产生磁力效应。
电磁场的作用在工程中是非常广泛的。
首先，在电力系统中，电磁场是通过输电线路和变压器传输电能的基础。
电力系统中的输电线路是由带有电流的导线组成的，通过电流在导线中产生磁场，从而实现电能的传输。
电力系统中的变压器则利用了电磁场的相互感应原理，将高电压转换为低电压或者低电压转换为高电压，以满足工业和民用电能供应的需求。
其次，在通信系统中，电磁场也起到了至关重要的作用。
移动通信系统、广播电视系统以及卫星通信系统等，都是基于电磁波的传播原理来实现信息的传输。
电磁波是由电场和磁场振荡所产生的扰动，在空间中以波的形式传播。
不同频率的电磁波有不同的特性，可以被用于不同类型的通信、广播和数据传输。
另外，电磁场的应用还涉及到电磁传感技术。
电磁传感技术利用电磁场与物体相互作用的原理来实现对物体的测量、监控和控制。
例如，通过电磁传感技术可以实现对温度、压力、湿度、流量等物理量的测量，从而广泛应用于自动化控制领域，提高生产效率和产品质量。
总之，工程电磁场原理是指电磁场在工程中的应用原理，涉及
到电力系统、通信系统和电磁传感技术等方面。
通过充分理解和应用电磁场原理，可以实现对电能的传输、信息的传播以及物体的测量和控制。
电磁场的基本原理
电磁场的基本原理电磁场是一个贯穿整个宇宙的力场，它的存在和运动对于我们的生活和科学研究至关重要。
电磁场具有非常广泛的应用，例如无线通信、电力输送、医学成像等领域。
在本文中，将对电磁场的基本原理进行探讨。
一、静电场静电场是一种由电荷引起的电场，它与电荷的静止状态有关。
根据库仑定律，电荷之间的作用力与它们之间的距离成正比，与它们的电量大小成反比。
静电场的数学描述可以通过库仑定律来完成。
当电荷存在于空间中时，它会产生周围的电场，电场的强度可以通过电场线来表示。
二、电流和磁场电流是指电荷的流动，而磁场是由电流引起的。
当电流通过导体时，会在其周围形成一个环绕电流的磁场。
根据安培定律，磁场的强度与电流的大小成正比，与电流通过导体的方向有关。
通过使用洛伦兹力的概念，我们可以进一步了解磁场对电荷的作用。
洛伦兹力是由磁场和电场共同作用于电荷而产生的，其大小和方向由电荷的运动状态和磁场的性质决定。
三、电磁感应电磁感应是指磁场的变化引起的电场和电流的产生，也可以是电场的变化引起的磁场的产生。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化穿过一定的面积时，会在该面积内产生感应电动势。
这种感应电动势可以通过洛伦兹力和库仑定律相互转化而产生。
四、电磁波电磁波是指由电场和磁场通过空间传播形成的波动现象。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场之间存在一种耦合关系，它们相互激发和支持对方的传播。
电磁波的传播速度等于光速，它在真空中传播时的速度是一个常量。
根据电磁波的频率和波长，我们可以将它们分为不同的频段，例如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
五、电磁场与相对论电磁场在相对论中具有重要的地位。
根据麦克斯韦方程组，电磁场的传播速度是一个常量，与观察者的参考系无关。
根据爱因斯坦的相对论理论，电磁场的传播速度恰好等于真空中的光速。
电磁场的性质在高速运动的物体和强引力场中也具有重要的影响，例如黑洞、宇宙扩张等现象。
总结：电磁场的基本原理包括静电场、电流和磁场、电磁感应、电磁波以及电磁场与相对论等方面。
工程电磁场原理
工程电磁场原理
电磁场是电荷和电流产生的，它对周围的空间有一定的影响。
在工程中，电磁场的原理是非常重要的，它涉及到电磁波的传播、
电磁感应、电磁场的能量传输等方面。
本文将从电磁场的基本原理
入手，介绍其在工程中的应用。
首先，电磁场的基本原理是由麦克斯韦方程组来描述的。
麦克
斯韦方程组是电磁学的基础，它包括了电场和磁场的产生和变化规律。
通过麦克斯韦方程组，我们可以推导出电磁波的传播方程，从
而理解电磁波在空间中的传播规律。
其次，电磁场在工程中有着广泛的应用。
比如，在通信工程中，无线电波的传播就是基于电磁场的原理。
另外，在电力系统中，电
磁感应的原理被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
此外，电磁
场的能量传输原理也被应用于无线能量传输技术的研究中。
除此之外，电磁场的原理还涉及到电磁场与物质的相互作用。
比如，在材料加工工程中，电磁场被用于感应加热、感应熔炼等工
艺中，利用电磁场对材料进行加热或熔炼。
另外，电磁场的原理也
被应用于医学影像学中，如核磁共振成像技术就是基于电磁场的原
理。
总的来说，电磁场原理在工程中有着广泛的应用，它是现代工程技术中不可或缺的一部分。
通过对电磁场原理的深入理解，我们可以更好地应用它于工程实践中，推动工程技术的发展。
以上就是关于工程电磁场原理的简要介绍，希望能对大家有所帮助。
如果想要了解更多关于电磁场原理的内容，可以继续深入学习相关知识，相信会有更多的收获。
工程电磁场原理
工程电磁场原理
工程电磁场原理是指电磁学原理在工程领域中的应用。
电磁场是由电荷和电流产生的一种物理场，它在工程中具有广泛的应用，包括电力系统、通信系统、雷达系统、电子设备等。
工程电磁场原理主要涉及以下几个方面：
1.库仑定律：库仑定律描述了两个电荷之间的作用力与它们
之间的距离和电量大小的关系。
在工程中，库仑定律可以
用于计算电荷之间的静电力，并在设计电气设备时考虑电
荷之间的斥力或吸引力。
2.安培定律：安培定律描述了电流元产生的磁场与电流元之
间的关系。
在工程中，安培定律可以用于计算电流元产生
的磁场强度，并在设计电力系统或电磁设备时考虑电流元
的磁场效应。
3.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律描述了一个变
化的磁场引起的电动势与磁场变化率的关系。
在工程中，
法拉第电磁感应定律可以用于解释电力变压器、发电机、
感应电动机等设备的工作原理。
4.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的基
本方程集合。
在工程中，麦克斯韦方程组用于描述电磁波
的传播、天线的辐射特性、电磁兼容性等问题。
5.电磁波传播：电磁波是由振荡电场和磁场组成的能量传播
波动。
在工程中，电磁波传播原理被应用于无线通信系统、
雷达系统、无线能量传输等领域。
通过理解和应用这些工程电磁场原理，可以帮助工程师设计、分析和优化与电磁相关的系统和设备。
这些原理对于电力工程、通信工程、电子工程等领域的工程实践具有重要的指导作用。
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只要感应电场/位移电流在交界面上不为无限大， 交界面条件等同于静电场/恒定磁场中的边界条件
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4.1.2 不同媒质分界面上的边界条件
et
E2t E1n
[1]
E2
2
B E dl dS t l S
0
B(r , t ) t eR 1 Ei (r , t ) dV 2 4 V R
E Eq (r , t) Ei( r, t) 1 4 V
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(r , t) B( r, t) eR eR 0 t
讨论： 考虑因变化的磁场产生的电场
H B H E 0 0 e t t t
H Ez e 0式
0 2 2
4
Em cos t
Ei (Ez ) Eq ( E)
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J c 0
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(2)磁准静态场(MQS) C.判别式：
H J c
D J C t
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(2)磁准静态场(MQS) D.场量积分关系式：
J c (r , t ) eR B(r , t ) dV 2 4 V R
du s 0 dt 物理意义：强制响应——电容器中场分布取决于 恒定电流场的效应
数学条件： t
E1d1+E2d2= us
J1n J 2n
1 E1 2 E2
E1
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d 2 1 d 1 2
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2 us
(3) 齐次通解—— (d 21 d1 2 ) dE1 (d 2 1 d1 2 ) E1 0
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(4) 求积分常数 A ：
ⅰ 在 t = 0+ 瞬时
(0 )
0
0
J dt 0
c
2 E2 (0 ) 1E1 (0 ) (0 ) 0
ⅱ t = 0+瞬间，电压取决于电容效应予以分配
E1 (0 )d1 E2 (0 )d2 us
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(1)电准静态场EQS D.场量积分关系
Eq (r , t )
1 (r , t ) eR dV 2 4 0 V R
D(r , t ) J c (r , t ) t eR 0 B(r , t ) dV 2 4 V R
dt
Ae pt E1
d 2 1 d1 2 1 p d 2 1 d1 2 e d 2 1 d 1 2 e d 2 1 d 1 2
e 称为弛豫时间
t
E1 E1 E1
E1 Ae
e
d 2 1 d1 2
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2 us
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iii 分部积分及运算
AnBmA
E dl
AnB
E dl
AmB
E dl
AnB
E dl
AmB
E dl
AnBmA
E dl
di Ri Li dt
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UAmB UAnB，即时变场中，无两点间电压的概念。 换句话说，讨论某电压时，除需指明始点与终点 外，还必须指明所取路径 测量中，仪表接线必须“慎之又慎”
平行板间施加电压两极板间产生电场
由于激励源的频率较低两极板间的电场可看成EQS 忽略边缘效应平面电、磁场 两极板件磁场的激励源为位移电流
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计算 首先计算电场
Um u (t ) E (t ) ez cos t ez d d Em cos t ez
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例4-2 低频交流电感线圈中的电磁场 该线圈的内、外自感分别为 Li 和 Lo ，电阻为R
i(t)
～
A B m i(t)
. . .
o
n
.
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分析 (1) 电感线圈中的电流场 EQS
虽然对整个线圈而言，感应电场的效应不能忽略不计。 但对于电感线圈中的电流场，感应电场的影响很小，可 看成为EQS
0为t=0时的电荷分布 e=/ (秒)称为弛豫时间。
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ie
t
e
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4.2 典型的EQS场问题
4.2.1 均匀导电媒质中的电荷弛豫
ie
t
e
e=/ ：一般来说，导体的的介电常数等于真空中的介电常 数，电导率在107 S/m的数量级上，所以 非常小 。
t
(3) 电荷守恒定律 J c
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4.2 典型的EQS场问题
4.2.1 均匀导电媒质中的电荷弛豫 电荷弛豫过程——自由电荷体密度 随时间衰减的过程
d 0 dt
0 x, y , z e
t
e
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(4) 求积分常数 A ：
E1 (0 )
2 us d 2 1 d1 2
A
2 us 2 us d 2 1 d1 2 d 2 1 d1 2
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E1d1+E2d2= us
dus dE1 ( d 2 1 d 1 2 ) ( d 2 1 d 1 2 ) E1 2 u s 2 dt dt
E1 (t ) 齐次方程的通解E1 特解(稳态响应) E1
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(2) 稳态响应
R
2
dV
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Attentions
无论EQS，还是MQS)，都是时变场，场 量不仅是位置坐标的函数，同时也是时 间的函数。
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例4-1 工频激励下的平板电容器中的电磁场
= 314 rad/s
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例4-1 工频激励下的平板电容器中的电磁场 分析
l 1
P
1
E1t
E2n
B E1t l1 E2t l1 l1l2 en t B E1t E2t l2 t
E1
l 2
l
E1t E2t
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e en et
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et
i(t)
～
A B m i(t)
. . .
o
n
.
u AmB
AmB
E dl
di di Ri Li Lo dt dt
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ⅱ 按电磁感应定律 –沿紧靠内表面的AnBmA路径积分
do di E dl Lo dt dt AnBmA
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第四章 准静态电磁场
4.1 准静态电磁场的基本方程及其特性
对于低频EMF，基于工程分析的观点，可忽略麦克斯韦 D B 方程组中的 或 的作用，以简化分析计算，从而
归结为准EMF，它具有静态场的某些特征。
t
t
低频(准静态）EMF
忽略感应电场
B t
EQS MQS
D
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(1)电准静态场EQS B. 导出关系：
电荷守恒定律
Jc t
E 0
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(1)电准静态场EQS C.判别式：
Ei Eq
Ei 0
B Ei t
感应电场
作业
4-3
第四章 准静态电磁场
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第四章 准静态电磁场
4.1 准静态电磁场的基本方程及其特性
取决于激励源的频率，时变电磁场 (Time Varying EMF) 可分类为高频、低频EMF。
Time Varying EMF
高频(动态）EMF 低频(准静态）EMF
EQS MQS
～
A B
. .
V1
UAmB
V2
Ri Li
di dt
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在正弦交流激励下，内阻抗
Zi U AnB I R j Li
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4.1.2 不同媒质分界面上的边界条件 应用麦克斯韦方程的积分形式进行推导
B E dl dS t l S
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D 忽略位移电流 t
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第四章 准静态电磁场
(1)电准静态场EQS
A. Basic eqs.
D H J c t B E t B 0 D H J c t
E 0 B 0
D
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计算 然后计算磁场---应用安培环路定律
D H dl 2 H dS t l S Em sin 3t 2