高等电磁场理论

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1-高等电磁理论-基本电磁理论

面S更换为同样形状和位置的完纯导磁体时，试证明这时的
电磁场为 Em(r) = -ηHe(r) Hm(r) = Ee(r) /η
D e e H J t B e e E t B e 0 e D 0
(V/m) (A/m)
磁流环ImS 与电流元 Il 的等效关系
z
θ Il
er
He
z
θ ImS
er
Hm
r
Ee
r
Em
y x
y
x
0 Il e jkr E j sin e 4 r 0 Il e H j sin e jkr 4 rZ 0
小磁流环 I
m
m I m Sk 2 jkr E sin e 4 r m 2 I Sk jkr H m sin e 4 rZ 0
( H ) 0 J
怎样修正方程组？
( H ) 0 J t D ( H ) ( J ) t D H J t
1.2 麦克斯韦方程组
1.2.1 麦克斯韦方程组的基本形式
1、微分形式
D H J t E B t B 0 D
B E t
考虑法拉第定律后，方程组可变为
H J E B t B 0 D
电流连续性方程
J t
1.1 麦克斯韦方程组的由来
现在的关键问题是在时变情况下，方程组的一组四个方程是否仍然符合连续性方程式所指定的要求呢？
q1q2 F定理
E
s
C
ds

高等电磁场理论-格林函数

突变量正好是点源函数的单位强度。
3. 除此之外，标量格林函数的一个重要的性质是对源点和场点的偶对称性，即
G r',r Gr,r'
设有标量格林函数 G r',r1 和 G r',r2 ，它们是不同源点 r1 和 r2 在场点 r' 所产生的标量场，在同一体积 V
内，它们必满足以下方程
（5-2）
在直角坐标系中
r r' x x' y y' z z'
(5-3a)
在圆柱坐标系中
r
r'
1
'
'
'
z
z'
在圆球坐标系中
r
r'
r'2
1
sin
'
r
r'
'
'
(5-3b) (5-3c)
三维函数 r r' 可以展开为傅里叶积分
r r'
1
2 3
e jk•
合边界 S 上所满足的边界条件，
p r 为已知函数，当 0, 0 时边界上的标量场已知，为第一类边界条件，
对应的问题称为第一类边值问题；
当 0, 0 时边界上的标量场法向导数已知，为第二类边界条件，对应的问题
称为第二类边值问题；
当 0, 0 时通常是在一部分边界上标量场已知而在其余的边界上标量场的法
本征函数归一化，即使本征函数满足
n
r
* m
r dV
mn
V
式中 mn 是克罗内克尔函数。
mn
1, 0
mn mn
（5-31）
求出本征值与本征函数后，可将标量格林函数用本征函数 n (r) 展开，即

电磁场理论 PPT课件

• 9. 1822年，法国科学家安培提出了安培定律，将奥斯特的发现上升为理论。 • 10. 1825年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：欧姆定律。
• 11. 1831年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定律。并设计了世界上第一台感应发电机。
• 12、1840年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了电磁现象的能量特性。
三、电磁理论发展简史
电、磁现象是人类和大自然之间最重要的往来现象，也是最早被科学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有富兰克林、伏特、法拉第等科学家。 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现电与磁的联系。
1.电现象最早的记载：公元前 600年左右（摩擦起电） 2. 1745年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶，可以将电荷储存起来，供电学实验使用，为电学研究打下了基础。 3. 1752年7月，美国著名的科学家、文学家、政治家富兰克林的风筝试验，证实了闪电是放电现象，从此拉开了人们研究电学的序幕。
• 13、1848年，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路理论，使电路理论趋于完善。
• 奥斯特的电生磁和法拉第的磁生电奠定了电磁学的基础。
• 14、电磁学理论的完成者---英国的物理学家麦克斯韦（1831~1879）。麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，发展了场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引进位移电流的概念,并预言了电磁波的存在。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；与变化着的磁场产生电场相对应。在此基础上提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律，称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程---用最完美的数学形式表达了宏观电磁学的全部内容。 • 麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在。

高等电磁理论-基本电磁理论

卫星导航系统
卫星导航原理
卫星导航系统通过接收来自卫星的信号来确定接收设备的位置。高等电磁理论在卫星导航原理、信号处理和误差修正等方面具有重要应用。
导航精度提升
为了提高卫星导航的定位精度和稳定性，需要进行深入研究和系统优化。高等电磁理论为导航精度提升提供了重要的理论支撑和实践指导。
多系统兼容与互操作
天线辐射原理
01
02
03
偶极子天线
是最简单的天线结构，由两个相反的电荷或电流源组成，能够向空间辐射电磁波。
磁偶极子天线
由长直导线绕成线圈构成，其辐射场呈现环状结构。
电偶极子天线
由两个相距很近的等量异号点电荷组成，其辐射场呈现向外的发散状。
电磁散射原理
散射系数
散射相移
描述散射场强度的物理量，与散射体的形状、大小、介电常数等有关。
电磁场具有物质性，可以与物质相互作用，产生力的作用和能量
的传递。
电磁场具有波动性，其传播方式为电磁波，包括无线电波、可见光、不可见光（紫外线和红外线）
等。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述电磁场运动和变化的数学模型，由四个基本方程构成。
方程组揭示了电场和磁场之间的相互关系，以及它们与电荷和电流密度的关系。
麦克斯韦方程组是经典电磁理论的基石，是研究电磁波传播、辐射和吸收等问题的基本工具。
电磁波的传播特性
电磁波在空间中传播时，会受到介质的影响，其传播速度、波长和频率会发生变化。
电磁波的传播方向与电场和磁场的振动方向相互垂直，符合横波的特征。
电磁波的传播速度与介质的性质有关，不同的介质对不同频率的电磁波有不同的折射率和吸收系数。

高等电磁场理论习题解答(作业)

第一章基本电磁理论1-1 利用Fourier 变换, 由时域形式的Maxwell方程导出其频域形式。

（作1-2—1-3）解：付氏变换和付氏逆变换分别为：麦氏方程：对第一个方程进行付氏变换：（时谐电磁场）同理可得：上面四式即为麦式方程的频域形式。

1-2 设各向异性介质的介电常数为当外加电场强度为(1) ；(2) ；(3) ；(4) ；(5)求出产生的电通密度。

（作1-6）解：将E分别代入，得：1-3 设各向异性介质的介电常数为试求：(1) 当外加电场强度时，产生的电通密度D；(2) 若要求产生的电通密度，需要的外加电场强度E。

（作1-7—1-8）解：即：.附：又所以1-6 已知理想导电体表面上某点的电磁场为试求该点表面电荷及电流密度。

解：由已知条件，理想导体表面某点：(1-6-1)(1-6-2)知该点处的法向单位矢量为： (1-6-3)理想导体表面上的电磁场满足边界条件：(1-6-4)(1-6-5)将(1-6-2)、(1-6-3)式代入(1-6-4)式，得该点处的表面电流密度为：(1-6-6)将(1-6-1)、(1-6-3)式代入(1-6-5)式，得该点处的表面电荷密度为：(1-6-7)1-9 若非均匀的各向同性介质的介电常数为, 试证无源区中的时谐电场强度满足下列方程:（作1-9）证明：非均匀各向同性介质中（无源区）的时谐电磁场满足(1-9-1)(1-9-2)对(1-9-2)式两边取旋度，并利用(1-9-1)得又所以 (1-9-3)又在非均匀各向同性介质中即 (1-9-4)将(1-9-4)代入(1-9-3)，得即第2章平面电磁波2-1 导出非均匀的各向同性线性媒质中，正弦电磁场应该满足的波动方程及亥姆霍兹方程。

解：非均匀各向同性线性媒质中，正弦电磁场满足的Maxwell方程组为(2-1-1)(2-1-2)(2-1-3)(2-1-4)对(2-1-2)式两边取旋度，并应用(2-1-1)得即对(2-1-1)式两边取旋度，并应用(2-1-2)得所以非均匀各向同性媒质中，正弦电磁场满足的波动方程为 (2-1-5)(2-1-6)由(2-1-4)式得即 (2-1-7)由(2-1-3)式得即 (2-1-8)利用矢量关系式，并将(2-1-7)(2-1-8)式代入，得电磁场满足的亥姆霍兹方程为(2-1-9)(2-1-10)均匀介质中，无源区中2-4 推导式（2-2-8）。

电磁场理论课件恒定磁场.ppt

18
4.磁场的有旋性
磁场的环路积分不恒为
零，说明磁场图形与静电场不同。它的分布具有旋涡性，是非位场
例如载流长直导线，其图4-11 磁场的有旋性示意
周围的磁场，就是以电流为轴心的旋涡线。
5.应用利用真空中
B
的环路
定理，可以求解一些简单
磁场的计算问题。
图4-12 长直载流导线的磁场
19
例4-4 空气中无限长直圆柱导体载有电流I，其半径为
§4-8 磁场的矢量磁位及泊松方程
§4-9 磁场的镜象法
§4-10 自感及其计算
§4-11 互感及其计算
§4-12 载电流回路系统的磁场能量及其分布
§4-13 磁场力的计算
2
§4-1 磁感应强度与毕奥—萨瓦定律
磁感应强度 B
1.磁场——存在于载流回路或永久磁铁周围空间的
能对2.运磁动感电应荷强施度力B的—客—观运存动在的。单位正点电荷在场中
2 0.07
0.05
2
0.12106(Wb)
16
§4-3 真空中的安培环路定理
1.分析
设真空媒质中，有一无限长载电
流I的直导线，在与导线垂直的平面
上，作任意积分路径l，根据毕－萨
定律，l上任一点的磁感应强度
图4-10 安培环路定
B

0 I 2 R
e
.
B dl

0 2
I R
a=12cm，b=7cm，d=5cm，I=10A，求出数值结果。
解
长直导线外任一点的磁感应强度

B

0I 2r
e
与其距离为r的各点上 B 的方
向相同。窄长条上穿进的磁通

6-高等电磁场理论-电磁散射

电磁散射分层媒质上的电偶极子理想导电圆柱对平面波的散射理想导电圆柱对柱面波的散射理想导电球对平面波的散射理想导电球对球面波的散射散射矩阵与散射截面61散射矩阵与散射截面散射体波源观察点散射矩阵散射矩阵散射体波源观察点10logdbsm定义
第6章
电磁散射
散射矩阵与散射截面
理想导电圆柱对平面波的散射理想导电圆柱对柱面波的散射理想导电球对平面波的散射理想导电球对球面波的散射

an H (ka) ( j ) J n (ka) 0

J n (ka ) an ( j ) (2) H n (ka )
n
故得到
★ 讨论： ① 远区散射场
J n (ka ) (2) E ( j ) H n (k )e jn (2) H n (ka ) n
xLeabharlann es 1 (2) e jkz cos an H n (k sin )e jn k 0sin n
ei es 边界条件： ( )
a
0
an
§6.3 理想导电圆柱对柱面波的散射
问题：如图所示，一半径为a 的无限长理想
导体圆柱沿z 轴放置，附近放置一根无限长的线电流 I，计算导体圆柱的散射场。 1. 无限长线源的场位于 ( 0 ,0 ) 的无限长的线源的位函数满足方程
e
jkx
a

0
(Ei E S )
a
0
a

n
(2) an H n (ka )e jn 0
★ 平面波→基本柱面波函数展开 r (ex cos ey sin ) ez z jk r ，平面波： e k k (ex cos k ey sin k ) ez kz

高等电磁理论-导波理论

关键参数与特性
关键参数
描述导波特性的关键参数包括频率、波长、相速度、群速度、衰减常数、相位常数等。这些参数决定了导波的传输性能和应用范围。
特性
导波具有多种特性，如色散特性（不同频率分量传播速度不同）、损耗特性（传播过程中能量逐渐衰减）、非线性特性（在高功率下产生非线性效应）等。这些特性对导波的应用和性能优化具有重要意义。
06
总结与展望
高等电磁理论-导波理论总结
电磁波传播特性
深入研究了电磁波在不同介质中的传播特性，包括反射、折射、衍射等现象，为电磁波的精确控制提供了理论基础。
导波结构分析
详细分析了各种导波结构的传输特性，如微带线、共面波导、槽线等，为微波电路和天线设计提供了重要指导。
数值计算方法
介绍了多种数值计算方法在导波理论中的应用，如有限元法、时域有限差分法等，为复杂电磁问题的求解提供了有效手段。
边界条件
确定传输线两端或中间连接处的电压和电流关系，是求解非均匀传输线方程的关键。
方程求解
通过数值计算或解析方法求解非均匀传输线方程，得到电磁波在非均匀传输线上的传播特性。
数值分析方法
有限差分法
将连续的非均匀传输线离散化，通过差分方程近似求解非均匀传输线方程。
有限元法
将非均匀传输线划分为有限个单元，在每个单元内建立近似函数，通过变分原理求解非均匀传输线方程。
分析方法
微波网络分析可采用解析法、数值法和图解法等方法。其中，解析法适用于简单网络的分析，数值法（如矩量法、有限元法等）适用于复杂网络的分析，图解法则通过绘制网
络的图形表示来进行分析。
典型微波器件设计原理
要点一
微波器件类型

高等电磁场理论第三章课后作业

第三章3-2 在Coulomb 规范条件下，矢量位和标量位满足微分方程：（1）（2）可得：又由电荷守恒定律可知：0t J ρ∂∂∇∙+=(r)J j ωρ∴∇∙=-所以，（3）将（3）带入（1）可得：即证明之 3-4 （1）电流元产生的电磁场求解电Hertz 位满足其中(r)(r)e J P j ω=s=I J dS∙⎰又所以可得：电Hertz 位与场量之间的关系为：2(r)j (r)(r)(r)(r)e e e e eH E ωεωμε=∇⨯∏=∇∇∙∏+∏22()()()j ()k μωμε∇+=-∇ΦA r A r J r +r ()()ρε∇Φ=-2r r ()()4V dV ρπε''Φ='-⎰r r |r r |1()()j 4V dV ωπε'∇⋅'Φ=-'-⎰J r r |r r |22()()()()4Vk dV μμπ'∇⋅'∇+=--∇'-⎰J r A r A r J r |r r |e 2e2e()()()k ε∇+=-P r Πr Πr e j ||j ||e j ()11()4||j 4||j 4k k krzz Vl e Ie Il dV dz er επωεπωεπ''-----''==≈''--⎰⎰r r r r P r Πr e e r r r r代入可得：其中cos e sin z r e e θθ-θ=（2）磁流元产生的电磁场求解由对偶原理可得：3-13 y11,εμZ22,εμ如图所示，由边界条件 1212(E )0(H H )Sn E n J⨯-=⨯-=e e j j 2j 221()j ()j j 4sin j 1cos sin 44z kr kr krr Il r Il e e k Il e r r kr k r θφωεωεωεπθθθππ---⎛⎫=∇⨯=∇⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫=∇⨯-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭H r Πr e e e e e e33j j 22332233()()j cos j 1sin 1j 1j j 24kr krr k Il k Il e e k r k r kr k r k r θωεθθπωεπωε--∇⨯=⎛⎫⎛⎫=-+--++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭H r E r e e m mmj m j j 2m j 221()j ()j j 4sin j 1cos sin 44kr z kr kr krr I l e r I l e e k I l er r kr k r θφωμωμωμπθθθππ----⎛⎫=-∇⨯=-∇⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫=-∇⨯-=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭E r Πr e e e e m m33j j 22332233()()j cos j1sin 1j 1j j 24m m kr kr rk I l k I l e e k rk r kr k rk r θωμθθπωμπωμ--∇⨯=-⎛⎫⎛⎫=-+--++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭E r H r e e又因为(y)z J e I =δ所以可知磁场H 方向为x 方向，电场E 方向为z 方向。

高等电磁理论第二章

结论：在时谐场中，无源区域赫兹矢量满足齐次亥姆霍兹方程。理想介质：
⎧(∇ 2 + k 2 )Π e = 0 ⎪ ⎨ 2 ⎪(∇ + k 2 )Π m = 0 ⎩
⎧ 2 ~2 P (∇ + k )Π e = − ⎪ ε ⎨ ~ ⎪(∇ 2 + k 2 )Π = − M m ⎩
在有耗媒质中：
其中： k = ω
得：
∂Π ∂φ = με ∇ ⋅ e ∂t ∂t
φ = −∇ ⋅ Π e
高等电磁理论电磁场表示为：
∂ ⎧ B = ∇ × A = με (∇ × Π e ) ⎪ ∂t ⎪ ⎨ ∂ 2Π e ⎪ E = ∇∇ ⋅ Π − με e ⎪ ∂t 2 ⎩
在无源区：
∇× H = ε
∂E ∂t 1 1 ∂ ∂ ∇ × B = ⋅ ( με ∇ × ∇ × Π e ) = ε (∇ × ∇ × Π e ) μ μ ∂t ∂t
(1) n
H
(2) n
2 j n − jkr r (kr r ) → j e π kr r
高等电磁理论则标量Helmholtz方程的通解为：
ψ (r , ϕ , z ) = ∑∑ C (n, k z )Bn (kr r )h(nϕ ) h( k z z )
n kz
或：
⎛ cos nφ ⎞ j (ωt ± k z z ) ψ = ∑∑ C (n, k z )Bn (kr r ) ⎜ ⎟⋅e n kz ⎝ sin nφ ⎠
高等电磁理论电场：
E = ∇∇ ⋅ Π e − ∇ 2 Π e = ∇ × ∇ × Π e
Am = με ∂Π m ∂t
2. 磁赫兹矢量位定义：根据对偶原理：
Φ m = −∇ ⋅ Π m

高等电磁场理论课后习题答案

1.5Use the results obtained in Problem 1.4and show thatwhere R '=-r r .证明：223000211ˆlim lim lim 4411R 0(')4V R R V S dV d R R R R R ππδπ→→→⎛⎫⎛⎫⎛⎫∇=∇⋅=-⋅=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫∇≠-- ⎪⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰R S R r r 推导1又知道在处值为零，符合函数的定义。

3020(')1(')44(')14(')q qq R R q R δπεπδπδε-⎛⎫=-=∇ ⎪⎝⎭-⎛⎫∇⋅==>∇=-- ⎪⎝⎭r r E r r r r E r r 推导2点电荷产生的电场强度为1.6Consider a wire C carrying a static electric currentI .Using Equations2.1.13and 2.1.18,derive Biot –Savart ’s law given bywhere '=-R r r and d l ′points in the direction of the current ﬂow.解：000000033d d d ()4π4π4πd d 1()()d 4π4π4πd d 4π4πV V C C C C C C V Sdl I R R RI I I R R RI I R R μμμμμμμμ'==='''=∇⨯=∇⨯=∇⨯=∇⨯'-⨯'=⨯=⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰J J l A r l l B r A r l l l R R证明：2()()∇=∇∇⋅-∇⨯∇⨯E E E （1）()[]()(2)(3)0(4)()0(5)j j ωεωμμε∇⨯=⎧⎪∇⨯=-⎪⎨∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩H r E E H H r E 由(5)式可推出：[]()()()0εεε∇⋅=∇⋅+⋅∇=r E r E E r ，即：()ln ()()r r εεε⋅∇∇⋅=-=-⋅∇E E E r (6)由（2）(3)两式可得：22)()k ωμε∇⨯∇⨯==E (r E r E ,在利用性质(1)式，并将(6)的结果代入，可得22(ln ())()r k ε∇-⋅∇-∇=E E r E ，整理后为：[]22()ln ()0k r ε∇++∇⋅∇=E r E E 2.7解：222220(1)00()()0(2)j j k k k ωεωμ∇⨯=⎧⎪∇⨯=-⎪=>∇⨯∇⨯-=⎨∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩∇=∇∇⋅-∇⨯∇⨯=-=>∇+=H E E H E E H E E E E E E E 比如jkzz e -=E e 就是满足方程2，但不满足方程12.11解：沿z 轴放置的电偶极子的辐射远场为j j sin j e 4πsin j e 4πk r k rIlk E r Ilk H r θφηθθ--⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩通过坐标旋转，（过程略）可得沿x 轴放置的电偶极子的辐射远场为()()()()cos cos sin 4jkrr k e j Il r θφηθφφπη-⎧=⋅-⋅+⋅⎪⎪⎨⨯⎪=⎪⎩E r e e e E r H r 3.1解：由题意，镜像电流的分布如下。

(完整版),高等电磁理论汇总,推荐文档

E zL( x)
z

H K (J )
对于（5），在等效源无需作用的情况下，在某些情况下能化简场得到简洁的表达式，此表
达形式一般用于计算远场：
对于（6），对场点作用在格林函数 G 中，对源点作用在等效源点，一般用于计算近场。
V1
V2
S
磁导体
电导体
V2
S
(c)
(d)
第三种等效：如图（d）所示，假设 S 内填充理想导磁体，这样
S 内场为 0;由互易定理可

J S 的作用，使其在 S 外产生的
知理想磁体面上的磁流源不会产生辐射，故我们只需考虑

场与原问题相同，需满足 J S n H ，由边界连续性条件可知，此等效问题

AAm
m
t

2 AAm

2 Am

Jm
t 2
2 m
m
A

t 2
U
2
m
m
A
H m
t

通过以上 4 式可以计算 H 的解。
3 赫兹矢量
赫兹矢量特别适合于计算发生极化和磁化时产生的二次场,令

A
A 2 J t （ J t 电流密度矢量的无散部分）
t
2
（2）优越性：通过在规范条件下，A 和 Φ 之间的关系：

2

A

2
； A
；

J
A
t
t 2

A
E
t

高等电磁场理论金建铭pdf

高等电磁场理论金建铭pdf1 前言高等电磁场理论金建铭是研究波导结构中电磁场的理论，它可以计算这类系统的特性和参数。

高等电磁场理论金建铭的不同类型的结构可以实现复杂的电磁特性，如波导抽头，细长组织，抛物线组织等。

2 电磁场理论金建铭高等电磁场理论金建铭（EMTK）是根据力学控制理论建立的一种结构技术，由金建铭博士发明。

EMTK的核心是电磁场的研究，通过研究电磁场的运动轨迹，以及它们尤其是在不同材料中的效应，以实现不同的电磁特性。

EMTK可以用来模拟计算不同的材料的特性，既可以用于细微的电磁特性的计算，也可用于跨媒介材料系统的复杂电磁特性的仿真。

3 计算过程EMTK是基于一组建模条件来计算电磁场，这些条件包括电流，电容，磁通等物理参数，EMTK可以将这些参数用于模拟电磁场的行为。

EMTK也可以用来计算不同材料的特性及其效应，以及各种不同波导结构的电磁特性。

具体的计算过程可以分为：选择输入模型，对模型进行求解，得到结果，得出结论。

4 应用EMTK可以应用于光纤技术和微波技术方面，其在光纤技术领域中最大的应用在于可以用来设计新的光纤元件，如细长组织，特殊形状的波导抽头，可以在光纤通信系统中实现高效转换。

在微波通信技术领域，EMTK可以计算和仿真复杂结构间的各种电磁关系，允许实现高效并且有效的微波通信系统，这是传统技术很难实现的。

5 结论高等电磁场理论金建铭不仅有利于提高电磁场的计算效率，而且它的实用性更加趋向于普遍兼容。

从应用的角度来看，它可用于实现各种复杂的电磁特性，这是传统技术无法实现的，它可以用来设计出超高效，低功耗的光纤和微波通信系统。

因此，高等电磁场理论金建铭有着巨大的应用前景，可望成为提升电磁场技术水平和实现新型结构的一流工具。

高中物理电磁场理论概述

高中物理电磁场理论概述在物理学中，电磁场是指由电荷或电流所产生的物理现象，具有电场和磁场的特性。

电磁场理论是高中物理学中的重要内容之一，它描述了电荷如何相互作用，以及电场和磁场如何互相影响。

本文将对高中物理电磁场理论做一个概述。

电场是由电荷产生的力场，可以用来描述电荷之间相互作用的力。

根据库仑定律，带电粒子之间的作用力与它们之间的距离成反比。

电场强度是电场中单位正电荷所受到的力的大小，用符号E表示。

它的单位是牛顿/库仑。

电场遵循叠加原理，即多个电荷所产生的电场可以通过矢量相加来得到总的电场。

磁场是由电流产生的力场，可以用来描述电流与磁力之间的相互作用。

磁场的单位是特斯拉(T)，它的方向由安培右手定则给出。

在磁场中，带电粒子会受到洛伦兹力的作用，这是由磁场和电荷运动速度的叉积决定的。

电场和磁场有一个重要的联系，即它们可以相互转化。

根据法拉第定律，变化的磁场可以产生感应电场，而变化的电场可以产生感应磁场。

这种现象被称为电磁感应，是电动机和发电机等设备的基础原理。

麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本定律。

麦克斯韦方程组包括四个方程，分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。

这些方程描述了电场和磁场如何随时间和空间变化，以及它们之间的相互作用。

除了以上基本概念和定律，电磁场理论还涉及一些重要的应用。

例如，电磁波是电场和磁场以垂直于传播方向振动的形式传播的能量。

我们熟知的无线电波、微波、可见光等都是电磁波。

另外，静电场和恒定磁场对于材料的电输运、电荷分布、电容器和电感器的行为等方面的影响也是电磁场理论的重要应用之一。

总结起来，高中物理电磁场理论概述了电场和磁场的基本概念、定律和相互关系。

通过学习电磁场理论，我们可以理解电荷的相互作用、电流与磁力的关系以及电磁波等重要现象。

同时，电磁场理论也为我们理解和应用电磁场在各个领域中的作用提供了基础。

5-高等电磁场理论-电磁辐射

o x
y
5.3 口径衍射场
问题：电磁波在传播过程中通过孔、缝隙等障碍物时产生的辐
射场
E (r ) [(n E ) G0 j (n H )G0 (n E )G0 ]dS S H (r ) [ j n EG0 n H G0 (n H )G0 ]dS
2
m E (r ) j [ J ( J eR )eR J eR ]G0dV
V

由
eR er
1/ R 1/ r
R r er r（Fraunhofer区）
1 jkR 1 jkr jker r G0 e e e 4πR 4πr j jkr m jker r E (r ) e [ J (r ) er J (r )er J (r ) er ]e dV V 4 r m jke r jke r N J (r )e r dV L J (r )e r dV 令 V
E(r ) EA (r ) El (r ) [(n E ) G0 j (n H )G0 (n E )G0 ]dS A 1 A{ j (n E)G0 [(n H ) ]G0}dS j 1 2 A{k (n H ) [(n H ) ] j (n E) }G0dS j 1 jkr jke r 2 远区辐射场 (n H ) ]G0 k [(n H ) er ]er e e r 4πr 1 jkr jker r (n E ) G0 jk (n E ) er e e 4πr jk jkr jker r E (r ) e er [n E Zer (n H )]e dS A 4πr jk jkr e [ N er Zer (er L )] 4πr

第四章波导和空腔

m kx d
k k k
2 x 2 z 2 2
关于截止参数的分析
m k z k 2 k x2 2 d
2
kz 0
截止频率
1 m m , f cm d 2d
cm
cm
k z为虚数，沿着z方向呈指数衰减，为倏逝波对应截止波数和截止波长为
1 H y k z Ex H 0 cos k x x exp ik z z i z k 1 H y Ez x H 0 sin k x x exp ik z z i x i
其中： k x
m , m 0, 1, 2, d k x2 k z2 2 k 2
m0
k x 0, k z k , Ez 0
色散关系、导行条件和截止参数与TE波相同。《高等电磁场理论》
4、主模
m 0 k x 0, k z k , Ez 0
平行板中只有 Ex , H y横向场分量，
TM 0
横电磁（TEM）波。TEM模的截止频率为零，是平行平板波导的主模或基模。其场分布为:

（a）垂直极化波对理想导体表面的斜入射
5
TE波合成波的特点
合成波是沿 x 方向的行波，其振幅沿 z 方向成驻波分布，是非均匀平面波；合成波电场垂直于传播方向；
在 z n1 /(2cos i ) 处，合成波电场E1= 0，如果在此处放置一块无限大的理想导电平面，则不会破坏原来的场分布，这就
H x z 0 H x z 0 J s ( x )
函数系sin m x d 的正交性《高等电磁场理论》
Em

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