经典电动力学PPT讲稿

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电动力学第一讲..41页PPT

的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。
39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
41

电动力学郭硕鸿PPT课件

A
y
A~ y
0
A
z
A~ z
~
0 v A~ x
~
1
v2 c2
1
v2 c2
8
即
A
v c2
~
1
v2 c2
~
1
v2 c2
从而得到
9
A
v
~
ev
c2
1
v2
c
2
c2
1
v2 c2
4
ev 0c 2(r
v c
r)
4
0 ~r
~
1
v2 c2
4
e 0(r
v c
r)
子的加速度。因此，可以在粒子的静止参考系 ~与
任意参考系∑之间，对四维热矢量作Lorentz变换。 1、李纳—维谢尔热（Lienard-Wiechert)
粒子设的带位电置粒矢子量e以为任xe意(t速) ，度在v(粒t)子相静对止于的∑系参运考动系， ~
看来：
5
在 ~t ~t ~r 时刻 c
第七章带电粒子和电磁场的相互作用
Interaction of charged particle with electromagnetic field
1
本章讨论带电粒子与电关场的相互作用。喧是进一步认识许多物理过程的本质以及物质微观结构的重要基础。我们将首先在一般情况下讨论带电粒子产生电磁场问题，求出作任意运动的带电粒子产生的电关势表达式。这样，原则上对于任何带电的体系都可以通过叠加而求得它的热和场。
是t的函数，因此把势对场点定时坐标x和t求导数即
可求得电磁场强。由于电磁场由势表示为
EA tA t

电动力学(全套课件)ppt课件

电磁波的传播遵循惠更斯原理，即波面上的每一点都可以看作是新的波源。
电磁波在真空中的传播速度等于光速，而在介质中的传播速度会发生变化。
电磁波的能量与动量
01
电磁波携带能量和动量，其能量密度和动量密度与电场和磁场的振幅平方成正比。
02
电磁波的能量传播方向与波的传播方向相同，而动量传播方向则与波的传播方向相反。
03
电磁波的能量和动量可以通过坡印廷矢量进行描述和计算。
06
电动力学的应用与发展前景
电动力学在物理学中的应用
描述电磁现象
电动力学是描述电荷和电流如何产生电磁场，以及电磁场如何对电荷和电流产生作用的理论基础。
解释光学现象
光是一种电磁波，电动力学为光的传播、反射、折射、衍射等现象提供了理论解释。
麦克斯韦方程组与电磁波
01
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组，包括高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
02
电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的，其传播速度
等于光速。
麦克斯韦方程组揭示了电磁波的存在和传播规律，为电磁学的
03
发展奠定了基础。
电磁波的性质与传播
电磁波具有横波性质，其电场和磁场振动方向相互垂直，且都垂直于传播方向。
电场能量
W=∫wdV，表示整个电场中的总能量。
功率
P=UI，表示单位时间内电场中消耗的能量或提供的能量。
04
恒磁场
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度的定义与物理意义磁感应强度与磁场强度的关系
磁场强度的定义与计算磁场的叠加原理
安培环路定理与磁通量
01
安培环路定理的表述与证明

电动力学总结优秀PPT

2
2
n
S
1
1
n
S
17
（2）导体表面上的边值关系
|s 常数
n
s
En
三．静电场的能量仅讨论均匀介质
1. 一般方程：能量密度
w
1
E
D
总能量
W
1 2
2
E DdV
2. 若已知 ,总能量为
W 1 dV 1 不是能量密度
2V
2
18
唯一性定理*
区域内分布已知，满足 2 若V边界上
r r 导体中的欧姆定律*
J E
8
5.电磁场的边值关系
边值关系一般表达式*
nˆ
(D2
D1 )
nˆ
(B2
B1 )
0
nˆ nˆ
E2 H2
E1 H1
0
理想介质边值关系表达式
nˆ
( D2
D1 )
0
nˆ
(
B2
B1 )
0
nˆ nˆ
E2 E1 0 H2 H1 0
20
一、拉普拉斯方程的适用条件
1、空间 0 ，自由电荷只分布在某些介质（或导
体）表面上，将这些表面视为区域边界，可用拉普拉斯方程。
2、在所求区域的介质中若有自由电荷分布，则要求自由电荷分布在真空中产生的势为已知。一般所求区域为分区均匀介质，则不同介质分界
面上有束缚面电荷。区域V中电势可表示为两部分
rr
dV
毕奥—萨伐尔定律
rr
rr
ÑL B • dl
0
S
J r
• dS r
安培环路定律*
旋度方程 B 0J

电动力学课件

根据不同的交界条件，边界条件可分为第一类边界条件、第二类边界条件和第三类边界条件。
04 电磁波的传播
电磁波的产生与性质
电磁波的产生
电磁波是由变化的电场和磁场交替产生并相互激发而传播的。当电荷在空间中运动或磁场发生变化时，就会在空间中产生电磁波。
电磁波的性质
电磁波在空间中传播，具有波粒二象性。它们具有振幅、频率、相位等波动性质，同时也具有能量、动量等粒子性质。
电磁波的反射与折射
电磁波的反射
当电磁波遇到不同介质的分界面时，一部分能量会反射回原介质，剩余能量则继续传播。反射的程度取决于两种介质的性质以及电磁波的入射角度。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，这种现象称为折射。折射的程度取决于两种介质的性质以及电磁波的入射角度。
矢量势的定义与计算
矢量势的基本定义
矢量势是用来描述磁场的一种物理量，它与磁矢势共同描述磁场。
矢量势的计算方法
通过定义磁矢势和电荷分布，利用安培定律和麦克斯韦方程组计算矢量势。
磁场的边界条件
边界条件的概念
磁场的边界条件是指在磁场与其它媒质（如真空、导体或介质）交界处磁场的行为。
边界条件的分类
电场是电荷周围空间中存在的特殊物质，由电荷产生并受到电荷的影响。
电场具有传递性和无色性，即电场可以传递电荷之间的相互作用力，且电场本身不具有颜色。
电场具有叠加性和穿透性，多个电荷产生的电场可以叠加，且电场可以穿透某些物质。
电势的定义与计算
电势是描述电场中某一点电荷所具有的势能大小的物理量，通常
衍射实验结果表明，当电磁波通过一个小缝时，会在远处产生一个明亮的衍射图案，这个图案是由不同方向的波组成的，它们相互叠加产生干涉现象，形成明暗相间的条纹。

《电动力学》大学本科课件第一章

V

J (x ) r
dV
变成先积分后微分
将 B 矢量表示为 A 矢量的旋
21
J ( x ) 0 其中： A d V ( x ) r V 4
，因积分后成为 A 不带 x 的 (x)
函数，且对任意矢量都成立。
B 0
磁场基本场方程
18
2、磁场的通量和散度：积分关系：
d S 0 B
S
意义：电流激发的磁感应线是闭合曲线。
微分关系：
由高斯散度定理： B d S B dV 0
S V
体积 V 是任取的
B 0
磁场基本场方程意义：磁场是无源场。
电流元在磁场中受力：
d F Id l B J 即为电流元 Il d 的方向由 Id l J dSdl J dV
得： d F J B dV
15
2、毕－萨定律：
Id l在真空中激发的磁场微分形式：一电流元
Id l r r 为由源点指向场点的矢径， 0 d B 3 d B 、 d l、 r构成右旋关系。 4 r 由 Id l J dSdl J dV r 0J d B dV 3 4 r
L
S
微分关系：由斯托克斯定理 A d l ( A ) d S L S B d l ( B ) d S J d S 0
L S

S
以 L 为边界的曲面 S 是任意的
B J 0
稳恒电场是有源无旋场， E 线是有头有尾的电荷即稳恒磁场是有旋无源场， B 线是无头无尾的线，电是涡旋的中心。

《电动力学》课程多媒体课件

传输线理论
介绍传输线方程及其解，分析传输线上电磁波传播特性。
介质中电磁场分布与传输特性
介质中电磁波传播
研究电磁波在不同介质中的传播特性，如折射、反射、散射等。
介质极化与磁化
分析介质在电磁场作用下的极化与磁化现象，及其对电磁场分布的影响。
介质损耗与色散
讨论介质损耗、色散等特性对电磁波传播的影响及其机制。
等离子体中电磁现象简介
等离子体基本性质
介绍等离子体基本概念、性质及其分类。
等离子体中电磁波传播
研究电磁波在等离子体中的传播特性，如截止频率、吸收等。
等离子体应用
探讨等离子体在通信、材料加工、能源等领域的应用前景。
06
电磁场数值计算方法简介
有限差分法基本原理及应用实例
基本原理
将电磁场连续问题离散化，利用差分格式替代微分格式，通过求解差分方程得到电磁场分布。
辐射原理
基于电磁感应和电磁场理论，解释天线辐射电磁波的机制，包括电基本振子和磁基本振子的辐射特性，以及天线辐射方向图、增益、效率等参数的计算和分析。
05
导体与介质中电磁场
导体中电磁场分布与传输特性
导体内部电磁场
分析导体内部电磁场分布规律，讨论趋肤效应、邻近效应等现象
。
导体表面电磁场
研究导体表面电磁场分布特点，如感应电荷、镜像法等。
包括电磁波传播、电磁辐射、等离子体物理、光电子学等。
电动力学与电磁学的关系
电磁学包含静电学、静磁学和电动力学，电动力学是电磁学的重要组成部分。
课程目标与要求
课程目标
掌握电动力学的基本概念、基本理论和基本方法，能运用电动力学知识解决实际问题。
学习要求

《电动力学》ppt课件

应用举例
利用毕奥-萨伐尔定律计算长直导线、圆电流线圈、无限长载流螺线管等电流分布下的磁场分布。
矢量磁位和标量磁位引入
矢量磁位定义
为简化磁场计算，引入矢量磁位A，使得 B=∇×A。
标量磁位定义
在不存在电流的区域，可以引入标量磁位φm，使得A=-∇φm。
应用举例
利用矢量磁位和标量磁位求解无界空间中的恒定磁场问题，如磁偶极子、磁多极子等。
超导材料与电磁学探讨超导材料在电磁学领域的应用前景，如超导磁体、超导电机等。
无线充电技术
介绍无线充电技术的基本原理和发展趋势，以及电磁学在其中的关键作用。
量子电磁学
概述量子电磁学的基本概念和研究方向，如量子霍尔效应、拓扑物态等。
生物电磁学
探讨生物电磁学在医学、生物学等领域的应用，如生物电磁成像、神经电磁刺激等。
天线设计方法
根据需求选择合适的天线类型（如偶极子天线、微带天线等），确定工作频率、带宽、增益等参数，进行仿真优化和实物测试。
无线通信系统基本原理简介
无线通信系统组成
包括发射机、信道、接收机等部分，实现信息的传输和接收。
无线通信基本原理
利用电磁波作为信息载体，通过调制将信息加载到载波上，经过信道传输后，在接收端进行解调还原出原始信息。
静电场能量计算
可通过对能量密度在整个场空间内的积分得到。
静电场能量转换
当电荷在静电场中移动时，静电能与其他形式的能量之间可发生转换，如机械能、热能等。
03
恒定磁场分析与应用
毕奥-萨伐尔定律及磁场强度计算
毕奥-萨伐尔定律内容
描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场。
磁场强度计算
通过毕奥-萨伐尔定律，可以计算载流导线在空间任意一点处的磁场强度。

《电动力学》课件

目录•课程介绍与基础知识•静电场•稳恒电流场•恒定磁场•时变电磁场•电磁辐射与散射课程介绍与基础知识0102 03电动力学的定义和研究范围电动力学是物理学的一个重要分支，主要研究电磁场的基本性质、相互作用和变化规律。

电动力学的发展历史从库仑定律、安培定律到麦克斯韦方程组的建立，电动力学经历了漫长的发展历程。

电动力学在物理学中的地位电动力学是经典物理学的基础之一，对于理解物质的微观结构和相互作用具有重要意义。

电动力学概述03电磁场与物质的相互作用洛伦兹力、电磁辐射等。

01静电场和静磁场的基本性质电荷守恒定律、库仑定律、高斯定理等。

02电磁感应和电磁波的基本性质法拉第电磁感应定律、麦克斯韦方程组等。

电磁现象与基本规律数学物理方法简介向量分析和场论基础向量运算、微分和积分运算、场论的基本概念等。

微分方程和偏微分方程基础常微分方程、偏微分方程、分离变量法等。

复变函数和积分变换基础复数运算、复变函数、傅里叶变换和拉普拉斯变换等。

特殊函数和数学物理方程简介勒让德多项式、贝塞尔函数、超几何函数等，以及波动方程、热传导方程、泊松方程等数学物理方程的基本概念和求解方法。

静电场库仑定律与电场强度库仑定律描述两个点电荷之间的相互作用力，其大小与电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

电场强度表示电场中某点的电场力作用效果的物理量，其方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同。

电场强度的计算通过库仑定律和叠加原理，可以计算多个点电荷在某点产生的电场强度。

电势与电势差电势描述电场中某点电势能的物理量，其大小等于将单位正电荷从该点移动到参考点时电场力所做的功。

电势差表示电场中两点间电势的差值，等于将单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。

电势的计算通过电势的定义和叠加原理，可以计算多个点电荷在某点产生的电势。

1 2 3在静电场中，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体的外表面。

导体的这种性质使得它可以用来屏蔽电场。

电动力学第二章ppt课件

x2 y2 b2
注意到上式对任意x、y都成立，所以 b a， QQ
导体板上方的电势为：
4 Q 0 x2y2 1 (z a )2x2y2 1 (z a )2
例2 真空中有一半径为R0的接地导体球，距球心为a （a>R0）处有一点电荷Q，求空间各点的电势（如图）。
的梯度、散度、旋度公式
§4 镜象法
一、研究的问题在所考虑的区域内只有一个或者几个点电荷，区域边界是导体或介质界面
二、镜象法的基本思想在所求场空间中，使用场空间以外的区域某个或某几个假想的电荷来代替导体的感应电荷或介质的极化电荷
§4 镜象法
三、理论基础
镜象法的理论基础是唯一性定理。其实质是在所研究的场域外的适当地方，用实际上不存在的“镜象电荷”来代替真实的导体感应电荷或者介质的极化电荷对场点的作用。在代替的时候必须保证原有的场方程，边界条件不变
小于外电场
4
§3拉普拉斯方程——分离变量法
例3：球半径为接地金属球置于匀强外场中，求电势和导体表面的电荷面密度
解：设球半径为，球外为真空，该问题具有轴对称性，对称轴为通过球心沿外场方向的轴线。取此线为轴线球心为原点建立球坐标系。为球外势,金属球为等势体，坐标原点电势为0
由于选择了轴对称，所以关于对称，通解中没有同时处理总边界条件
§1静电场的标势及微分方程 1。静电场的标势
静电场不随时间变化为无旋场
或库仑场无旋有势，定义:
积分
电势差
与路径无关
当电荷分布在有限区域的情况下，取无穷远点为参考点，规定其上电势为0
静电场标势
已知电荷分布求电势点电荷
叠加原理连续分布

电动力学ppt课件

a)
b)
B与 E E B
E, B, k
同相位；
E构 B成右E手 k螺 E旋关0系
c) E v，振幅比为波速（因为
B E,
B,
k k
相互垂直且
B
k
E
）。
12
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（5）波形图
假定在某一时刻（ t t0），取 E, B 的实部。
k
13
机动目录上页下页返回结束
（2）波长与周期波长 2
k
周期 T 1 2 f
波长定义：两相位差为 2
两等相面相位差：k(Rs Rs
的等相面间的距离。
) 2 Rs Rs
2
k
波长、波 k k 2
v f
速、频率
v
2
间的关系 T 1 2 v
f
T
（3）横波特性(TEM波） k E k B 0
第四章
电磁波的传播
1
本章重点：
1、电磁场波动方程、亥姆霍兹方程和平面电磁波 2、反射和折射定律的导出、振幅的位相关系、偏振 3、导体内的电磁波特性、良导体条件、趋肤效应 4、了解谐振腔和波导管中电磁波的运动形式
本章难点：
1、振幅的位相关系 2、导体内电磁波的运动 3、波导管中电磁波解的过程
2
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9
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2．平面电磁波的传播特性平面波：波前或等
相面为平面，且波
（1）解为平面波
设
S
面ES上为x相,t与位kE垂k0直eix的kx平k面tR。s 在
沿等相面法线方向
传播。
x

电动力学PPT第5章

式中 t t r
V
c
r
(x x)2
(y
y)2
(z z)2
1 2
2020-6-16
物理系
5-23
则有
A
0 4
V
j (x,t)d
r
0 4
V
(1 r
j
j
1)d
r
其中
j(
x,
t
)
j(
x,
t
)
t常数
j ( x, t )
x 常数
|| 0
这是因为微分只对x进行的
则
j(
x,
1
4 0 V
1 r
t
t t
d
1
4
0
V
1 r
t
d
由此得到：
A
1 c2
t
0 4
V
1 r
j
t常 d
1 c2
1
4 0
V
1 r
t
d
0 4
V
1 r
j
t常
t
d
2020-6-16
物理系
5-28
由电荷守恒定律
j
t常
t
0
A
1 c2
t
0 4
V
1 r
j
t常
t
d
0
即得
A
和
的解满足Lorentz条件。
5.1.1．用势描述电磁场真空中,麦克斯韦方程组为
2020-6-16
物理系
5-3
引入矢势A 代入式
电磁场的矢势和标势
可得
由此可见，
是无旋场，因此它可以用标势 φ 描述。