电磁场的波动和辐射的基本原理和公式
带电粒子在电磁场中的运动与辐射
带电粒子在电磁场中的运动与辐射带电粒子在电磁场中的运动是一个经典物理学中的基本问题，也是电动力学研究的重要内容之一。
在电磁场的作用下，带电粒子受到洛伦兹力的作用，其轨迹和运动性质会发生变化，并且会辐射电磁波。
本文将探讨带电粒子在电磁场中的运动以及与之相关的辐射现象。
一、运动方程在电磁场中，带电粒子受到洛伦兹力的作用，其运动满足运动方程：m(d²r/dt²) = q(E + v × B)其中，m是带电粒子的质量，q是电荷量，r是位置矢量，t是时间，E是电场强度，B是磁感应强度，v是粒子的速度。
这个方程描述了带电粒子在电磁场中受力的情况，即电场和磁场对粒子的作用力。
通过求解这个运动方程，可以得到带电粒子的轨迹以及相应的运动性质。
二、洛伦兹力的效应带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力的作用，这个力会改变粒子的运动状态。
具体来说，洛伦兹力可分为电场力和磁场力两个分量。
电场力与电场强度呈正比，其方向与电场强度的方向相同或相反，决定于带电粒子的电荷正负。
而磁场力与速度和磁感应强度的叉乘结果成正比，其方向垂直于速度和磁感应强度所决定的平面。
洛伦兹力的作用使得带电粒子的运动轨迹发生偏离，通常出现螺旋状的运动路径，称为洛伦兹运动。
带电粒子在电场和磁场的共同作用下，可以在特定的运动参数下呈现出稳定的轴向向前加速或向后减速运动。
三、带电粒子的辐射现象带电粒子在电磁场中的运动不仅仅影响其轨迹，还会产生辐射现象。
根据经典电动力学理论，加速运动的带电粒子会辐射出电磁波。
带电粒子辐射的功率与粒子的加速度成正比，具体表示为洛伦兹辐射公式：P = q²a²/6πε₀c³其中，P是辐射功率，q是电荷量，a是加速度，ε₀是真空介电常数，c是光速。
带电粒子的辐射包含两种成分：同步辐射和非同步辐射。
同步辐射主要发生在粒子的运动轨迹与电场方向相平行或完全垂直的情况下，其频率与粒子的圆周运动频率相等。
第五章 电磁波的辐射 §1. 电磁场的矢势和标势§2. 推迟势§3. 电偶极辐射(简介) 变化电流
2 c 1 2 2 t2 t( A c 1 2 t) 1 0
(x ,t)410Q(t rr/c)
—— 是点源的势
若点电荷不在原点 r = 0 处，而在 x’ 处，则rxx'
(x,t)410rQ(x',
tr) c
推迟势
在 x’ 处的点电荷的势
(x,t)410rQ(x',
tr) c
连续分布电荷的势
同样可得矢势
A ((x x ,, tt)) 4 4 0 1 r0 J r(x '(,x t', tc r )d c rV )d'V'
向外传播 向球心汇聚
参照 静电场： Q 4 0r
可设： f(tr) 1 Q(tr)
c 40 c
推迟势
验证在 r = 0 处， = f / r 是否满足原方程：
2c122t2 10Q(t)(r)
以原点为球心，作一小球面，半径 0，考察积分
V(2c12 t22)410Q(t rr/c)dV
0 ( 2c 1 2 t2 2)410Q (t rr/c)4r2dr
'A '
t
t
AA
对应同样的
E和B
t t
t
规范变换： (A,)
(A',')
一种规范 另一种规范
规范不变性：在规范变换下， E和B不变
3. D’Alembert 方程
(1) H B J ( D t A ) ( ( 真 A ) D 2A 0 E 空 ,0 JB 00 H 0 E ) t
电磁场与电磁波公式总结
电磁场与电磁波公式总结电磁场与电磁波是物质与能量在空间中相互作用的重要现象，而它们的本质则由一系列理论和数学公式所描述和解释。
本文将综述电磁场与电磁波的一些重要公式，总结它们的基本特征和应用。
首先，我们来介绍电磁场的公式。
电磁场是由电荷或电流产生的一种力场，它可以用麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组包括以下四个方程：1. 麦克斯韦第一方程：高斯定律∇·E = ρ/ε₀这个方程描述了电场强度E与电荷密度ρ之间的关系，其中ε₀是真空电介质常数。
2. 麦克斯韦第二方程：法拉第电磁感应定律∇×E = -∂B/∂t这个方程表明变化的磁场会产生电场强度的旋转，从而引发感应电流。
3. 麦克斯韦第三方程：高斯磁定律∇·B = 0这个方程说明磁场强度B是无源场，即它没有直接与任何电荷或电流相关。
4. 麦克斯韦第四方程：安培定律∇×B = μ₀J + μ₀ε₀∂E/∂t这个方程描述磁场强度B与电流密度J和电场强度E之间的关系，其中μ₀是真空磁导率。
这些方程共同描述了电场和磁场的产生、相互作用和传播的规律。
通过求解这些方程，我们可以获得电场和磁场的分布情况，从而进一步研究它们对物质和能量的影响。
接下来，我们将讨论电磁波的公式。
电磁波是由电场和磁场相互耦合并传播而成的波动现象，其具体表达式可以由麦克斯韦方程组推导出来。
麦克斯韦方程组的解是电场和磁场的波动方程，可以写成如下形式：E = E₀sin(kx - ωt)B = B₀sin(kx - ωt)其中E₀和B₀分别是电场和磁场的振幅，k是波数，ω是角频率，x是位置，t是时间。
根据这些波动方程我们可以得到电场和磁场的一些重要特征：1. 波长λ 和频率 f 的关系：λ = c/f其中c是光速，它等于电磁波的传播速度。
2. 光速与真空介电常数ε₀和真空磁导率μ₀的关系：c = 1/√(ε₀μ₀)这个公式说明光速与真空电磁特性有密切的关系。
工程电磁场公式范文
工程电磁场公式范文1.波动方程电磁场满足波动方程，其一般形式为：∇²E-με∂²E/∂t²=0∇²B-με∂²B/∂t²=0其中E为电场强度，B为磁感应强度，μ为磁导率，ε为介质电容率。
这个方程描述了电磁波在介质中的传播规律。
2.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，它包括两个电场方程和两个磁场方程：∇·E=ρ/ε0∇·B=0∇×E=-∂B/∂t∇×B=μ0J+μ0ε0∂E/∂t其中E为电场强度，B为磁感应强度，ρ为电荷密度，ε0为真空电容率，J为电流密度，μ0为真空磁导率。
这个方程组描述了电磁场与电荷、电流的相互作用。
3.平面电磁波的传播平面电磁波是一种特殊的电磁波，其电场和磁场沿着同一方向、垂直于传播方向，并且在空间上均匀分布。
平面电磁波的传播速度等于真空中的光速c，满足下面的关系：v=c=1/√(μ0ε0)其中v为波速。
根据麦克斯韦方程组可知，平面电磁波的电场和磁场满足以下关系：E = E0sin(ωt - k·r + φ)B = B0sin(ωt - k·r +φ + π/2)其中E0和B0为振幅，ω为角频率，k为波矢，r为位置矢量，φ为相位常数。
这个公式描述了平面电磁波在空间中的传播特性。
4.基本辐射公式对于一个辐射源，它会向周围空间辐射电磁波。
辐射功率受到距离的影响，辐射强度与距离的平方成反比。
基本辐射公式描述了辐射强度与距离之间的关系：I=P/4πr²其中I为辐射强度，P为辐射功率，r为距离。
这个公式说明了辐射强度随距离的变化规律。
5.波导中的电磁场波导是一种用于传送电磁波的结构，在波导中，电磁波沿着特定的路径传播，其传播速度小于真空中的光速。
波导中的电磁场可以用波导的特征阻抗来描述，其计算公式为：Z=√(μ/ε)其中Z为波导的特征阻抗，μ为波导的磁导率，ε为波导的电容率。
电磁场的公式
电磁场的公式电磁场是物理学中一个相当重要的概念，而其中涉及到的公式更是理解和解决相关问题的关键钥匙。
咱先来说说电场强度的公式 E = F / q 。
这其中，E 表示电场强度，F 是电荷所受到的电场力，q 则是电荷量。
想象一下，就好像在操场上，老师吹哨子让同学们集合，老师的哨声就相当于电场力 F ，而同学们的数量 q 就像是电荷的量，哨声的强度除以同学的数量，就得出了老师哨声在每个同学那里产生的“影响力”，也就是电场强度 E 。
再看看电势的公式φ = Ep / q 。
这里的φ 是电势，Ep 是电荷在电场中某点的电势能，q 还是电荷量。
打个比方，电势就像是一个山坡的高度，电势能就是你爬山所需要的能量，而电荷量就像是你的体重。
山坡越高，你需要的能量就越多，但如果你的体重很轻，那么相对来说你感受到的“高度压力”就会小一些。
还有电场力做功的公式 W = qU 。
W 代表电场力做功，q 是电荷量，U 是电势差。
想象一下，你在坐电梯，电荷量 q 就是你的体重，电势差 U 就是电梯上升或者下降的高度差，体重乘以电梯的高度差，就是电梯对你做的功，反过来就是你在电场中移动电荷时电场力做的功。
磁场强度的公式 B = F / (IL) 也很有趣。
B 是磁场强度，F 是磁场对通电导线的作用力，I 是电流强度，L 是导线在磁场中的有效长度。
这就好比你在游乐场坐过山车，磁场强度 B 就是过山车轨道的“刺激程度”，磁场对通电导线的作用力 F 就是过山车给你的“推背感”，电流强度 I 就是车上乘客的“兴奋度”，导线的有效长度 L 就是过山车轨道的长度。
乘客越兴奋，轨道越长，“推背感”就越强，也就反映出轨道的“刺激程度”越高。
电磁感应中的公式E = nΔΦ / Δt 也不能忽视。
E 是感应电动势，n是线圈匝数，ΔΦ 是磁通量的变化量，Δt 是时间的变化量。
好比你在骑自行车，车轮上的辐条就像线圈匝数 n ，你骑车速度的变化导致周围风景变化的快慢就是磁通量的变化量ΔΦ 除以时间的变化量Δt ，而你感受到的那种“向前冲的动力”就是感应电动势 E 。
电磁场与电磁波公式总结
电磁场与电磁波公式总结电磁场与电磁波是电磁学中的两个重要概念。
电磁场是描述电荷体系在空间中产生的电磁现象的物理场，而电磁波是由电磁场振荡而产生的能量传播过程。
在电磁学中，有一些重要的公式用来描述电磁场和电磁波的性质和行为。
本文将对这些公式进行总结。
1.库仑定律：库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力。
对于两个电荷之间的相互作用力F，它与两个电荷之间的距离r的平方成反比，与两个电荷的电量的乘积成正比。
库仑定律的公式如下：F=k*，q1*q2，/r^2其中F为两个电荷之间的相互作用力，k为库仑常数，q1和q2为两个电荷的电量大小，r为两个电荷之间的距离。
2.电场强度公式：电场是描述电荷体系对电荷施加的力的物理量。
电场强度E可以通过电荷q对其施加的力F来定义。
电场强度的公式如下：E=F/q其中F为电荷所受的力，q为电荷的大小。
3.高斯定律：高斯定律描述了电场的产生和分布与电荷的关系。
高斯定律可以用来计算电荷在闭合曲面上的总电通量。
高斯定律的公式如下：Φ=∮E·dA=Q/ε0其中Φ为电场在曲面上的电通量，E为电场强度矢量，dA为曲面的面积矢量，Q为曲面内的总电荷，ε0为真空介电常数。
4.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电动势。
法拉第电磁感应定律的公式如下：ε = -dΦ / dt其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
5.毕奥—萨伐尔定律：毕奥—萨伐尔定律描述了电流元产生的磁场。
根据毕奥—萨伐尔定律，磁场强度B可以通过电流元i对其产生的磁场来定义。
毕奥—萨伐尔定律的公式如下：B = μ0 / 4π * ∮(i * dl × r) / r^3其中B为磁场强度，μ0为真空磁导率，i为电流强度，l为电流元的长度，r为电流元到观察点的距离。
6.安培环路定理：安培环路定理描述了围绕导线路径的磁场和沿路径的电流之间的关系。
安培环路定理的公式如下：∮B·dl = μ0 * I其中B为磁场强度矢量，dl为路径元素矢量，I为路径中的总电流，μ0为真空磁导率。
电磁场的辐射和相互作用机制
电磁场的辐射和相互作用机制随着科技的发展和社会的进步，我们日常生活中不可避免地与电磁场产生接触。
然而，电磁场的辐射和相互作用机制一直以来都是一个备受关注的话题。
本文将从电磁场的辐射和相互作用机制的角度进行深入探讨。
首先，我们来了解一下电磁场的辐射机制。
电磁场的辐射是指电磁波通过空间传播的过程。
当电子在加速运动或产生振荡时，就会激发电磁波的辐射。
这种辐射是由电子的运动产生的，并以光速在空间中传播。
电磁波的传播遵循着麦克斯韦方程组，其中包括麦克斯韦方程和洛伦兹力定律。
通过这些方程可以推导出电磁波的速度、频率、波长等参数。
接下来，我们将探讨电磁场的相互作用机制。
电磁场是由电荷和电流产生的，因此与电荷和电流的相互作用密不可分。
当电磁波通过一个物体时，它与物体中的电荷和电流相互作用，从而引起物体的响应。
这种相互作用可以是吸收、反射或传输。
吸收是指物体吸收电磁波的能量，使其转化为内部能量。
反射是指电磁波遇到物体表面时发生的反射现象，使波的方向改变。
传输是指电磁波穿过物体而不改变其传播方向。
在电磁场的相互作用中，特别需要注意的是电磁波与物体之间的共振现象。
共振是指当物体的固有频率与电磁波的频率相匹配时，会发生能量的传递和放大。
这种共振现象在无线通信、雷达和光学器件等领域中得到广泛应用。
通过调节电磁波的频率，可以达到与物体共振并实现所需效果的目的。
另外，电磁场还具有与物质密切相关的相互作用机制。
电磁场与物质之间的相互作用主要涉及电磁感应、电磁感受性和电磁感应素的概念。
电磁感应是指当磁场发生变化时，就会在磁场发生变化的区域内感应出电场。
这一现象是由法拉第电磁感应定律描述的。
电磁感受性是指物质对电磁场的敏感程度，不同物质具有不同的电磁感受性。
电磁感应素是用来描述物质对电磁场感应程度的物理量。
通过对电磁感应的研究，我们可以深入了解电磁场与物质之间的相互作用机制。
综上所述，电磁场的辐射和相互作用机制在科学研究和实际应用中具有重要的意义。
辐射基本定律的描述及公式
辐射基本定律的描述及公式一、普朗克定律。
1. 描述。
- 普朗克定律揭示了黑体辐射能量按波长的分布规律。
它指出在绝对温度T 下，黑体在波长λ处的单色辐射力E_bλ与波长、温度之间存在特定的关系。
2. 公式。
- E_bλ(λ,T)=frac{C_1}{λ^5<=ft(e^frac{C_2{λ T}} - 1)}- 其中，C_1=2π hc^2=3.742×10^ - 16W· m^2（第一辐射常数），h =6.626×10^-34J· s（普朗克常数），c = 3×10^8m/s（真空中光速）；C_2=(hc)/(k)=1.439×10^-2m· K（第二辐射常数），k = 1.381×10^-23J/K（玻尔兹曼常数）。
二、斯蒂芬 - 玻尔兹曼定律。
1. 描述。
- 斯蒂芬 - 玻尔兹曼定律表明黑体的辐射力E_b与其绝对温度T的四次方成正比。
它是在普朗克定律的基础上对所有波长的辐射能进行积分得到的结果。
2. 公式。
- E_b=σ T^4- 其中，σ=frac{2π^5k^4}{15h^3c^2} = 5.67×10^-8W/(m^2· K^4)（斯蒂芬 - 玻尔兹曼常数）。
三、维恩位移定律。
1. 描述。
- 维恩位移定律指出黑体辐射光谱中辐射最强的波长λ_max与黑体的绝对温度T成反比。
随着温度的升高，黑体辐射的峰值波长向短波方向移动。
2. 公式。
- λ_maxT = b- 其中，b = 2.898×10^-3m· K。
电磁场与电磁波公式总结
电磁场与电磁波复习第一部分 知识点归纳 第一章 矢量分析１、三种常用的坐标系 (1)直角坐标系微分线元: 面积元: ,体积元: (2)柱坐标系长度元:,面积元,体积元: (3)球坐标系长度元:,面积元:,体积元:2、三种坐标系的坐标变量之间的关系 (1)直角坐标系与柱坐标系的关系 (2)直角坐标系与球坐标系的关系 (３)柱坐标系与球坐标系的关系 ３、梯度(１)直角坐标系中: (２)柱坐标系中: (3)球坐标系中: 4。
散度(1)直角坐标系中: (２)柱坐标系中: (３)球坐标系中:5、高斯散度定理:,意义为:任意矢量场的散度在场中任意体积内的体积分等于矢量场在限定该体积的闭合面上的通量、６,旋度（1） 直角坐标系中: （2） 柱坐标系中: （3） 球坐标系中:两个重要性质:①矢量场旋度的散度恒为零,②标量场梯度的旋度恒为零,7、斯托克斯公式:第二章 静电场和恒定电场１、静电场是由空间静止电荷产生的一种发散场、描述静电场的基本变量是电场强度、电位移矢量和电位。
电场强度与电位的关系为:。
2、电场分布有点电荷分布、体电荷分布、面电荷分布和线电荷分布。
其电场强度和电位的计算公式如下: (1)点电荷分布C R q R q R R q E Nk kkNk k kNk k k k +=∇-==∑∑∑===→→10113041,)1(4141πεϕπεπε (2)体电荷分布(３)面电荷分布 （4） 线电荷分布３、介质中和真空中静电场的基本方程分别为 ⎪⎩⎪⎨⎧−−−→−=⋅∇=⋅→→→⎰）面内的总极化电荷之和面内的总源电荷和为介质中的高斯定理（（微分形式）积分形式表示意义S S q r D q S d D S )()(,ρ场，也是保守场。
说明静电场是一种发散安培环路定理（微分形式）积分形式表示意义,0)(,0⎪⎩⎪⎨⎧−−−→−=⨯∇=⋅→→→⎰E l d E C⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−−→−=⋅∇=⋅→=→→∑⎰真空中的高斯定理为体电荷密度）（微分形式，积分形式表示意义ρερε010).(1E q S d E n i i S 在线性、各向同性介质中,本构方程为: 4、电介质的极化(1)极化介质体积内的极化体电荷密度为:、 (2)介质表面的极化面电荷密度为: ５、在均匀介质中,６、介质分界面上的边界条件(1)分界面上的边界条件 (为分界面上的自由电荷面密度),当分界面上没有 自由电荷时,则有:,它给出了的法向分量在 介质分界面两侧的关系:(Ｉ) 假如介质分界面上无自由电荷,(II)假如介质分界面上分布电荷密度,的法向分量从介质1量,这个增量等于分界面上的面电荷密度。
高中物理电磁场公式总结
高中物理电磁场公式总结高中物理电磁场公式1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单位T,1T=1N/Am2.安培力F=BIL;(注：L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}3.洛仑兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪{f:洛仑兹力(N)，q:带电粒子电量(C)，V:带电粒子速度(m/s)｝4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种)：(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下(a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm /qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。
强调：(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定，只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;(2)磁感线的特点及其常见磁场的磁感线分布要掌握;(3)其它相关内容：地磁场/磁电式电表原理、回旋加速器、磁性材料高中物理电场公式1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k=9.0×109Nm2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝3.电场强度：E=F/q(定义式、计算式){E：电场强度(N/C)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的电量(C)｝4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r：源电荷到该位置的距离(m)，Q：源电荷的电量｝5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝6.电场力：F=qE {F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝7.电势与电势差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8.电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝9.电势能：EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-QuAb (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ε：介电常数)14.带电粒子在电场中的加速(V0=0)：W=ΔEK或qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度V0进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平抛运动;垂直电场方向:匀速直线运动L=V0t，平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2，a=F/m=qE/m高中物理学习方法强调手脑并用学物理物理是实验科学，物理教学中要重视实验，尤其要重视演示实验和学生实验，对于演示实验一定创造条件设法开出，并注意引导学生观察;对于学生实验一定要强调人人动手，不能做“观众”;在课后适当布置一些课外小实验、课外小制作，培养学生的动手能力。
电磁场中的粒子运动与辐射
电磁场中的粒子运动与辐射电磁场是物理学中一种重要的概念，它是由电荷产生的电场和磁铁产生的磁场组成。
而在电磁场中运动的粒子，会受到电场和磁场的作用力，从而产生运动和辐射现象。
本文将探讨电磁场中粒子的运动规律以及相关的辐射现象。
1. 电磁场对带电粒子的作用力在电磁场中，带电粒子受到电场力和磁场力的作用。
其中，电场力的表达式为：F = qE其中，F是电场力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度。
电场力的方向与电场强度和带电粒子电荷的正负有关。
而磁场力的表达式为：F = qvBsinθ其中，F是磁场力，q是带电粒子的电荷量，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度，θ是速度方向与磁感应强度之间的夹角。
2. 带电粒子在电磁场中的运动轨迹带电粒子在电磁场中的运动轨迹可以通过洛伦兹力来描述。
洛伦兹力的表达式为：F = q(E + vBsinθ)其中，E为电场强度，v为带电粒子的速度，B为磁感应强度，θ为速度方向与磁感应强度之间的夹角。
根据洛伦兹力的方向，带电粒子可以在电磁场中呈现出直线运动、圆周运动或螺旋线运动等不同的轨迹。
当电场力和磁场力平衡时，粒子可以沿直线运动；当电场力和磁场力垂直且相等时，粒子可以在磁场中做等速圆周运动；当电场力和磁场力不平衡时，粒子可以在磁场中做螺旋线运动。
3. 带电粒子在电磁场中的辐射现象当带电粒子在电磁场中运动时，由于加速度的存在，会产生辐射现象。
这种辐射称为同步辐射。
同步辐射的辐射功率可以通过以下公式计算：P = q^2a^2/6πεc^3其中，P为辐射功率，q为带电粒子的电荷量，a为粒子的加速度，ε为真空介电常数，c为光速。
辐射功率与带电粒子的电荷量和加速度的平方成正比，与光速的立方成反比。
同步辐射主要集中在带电粒子的运动轨迹的切线方向上，其频率与粒子运动的角频率相等。
同步辐射在物理学和工程中具有广泛的应用，如核物理实验、粒子加速器和天体物理等领域。
综上所述，电磁场对带电粒子的运动和辐射具有重要影响。
电磁辐射的原理及防护措施
32-+ 电磁辐射的原理及防护措施电子设备工作时，既不希望被外界电磁波干扰，又不希望自身辐射出电磁波干扰外界设备及危害人体健康,所以需要阻断电磁波的传播路径，这就是电磁屏蔽，反应机理如下图所示。
电磁波在空间传播时的衰减主要是基于电磁波的反射和吸收：(1)电磁波传播到屏蔽体表面时，由于空气与屏蔽体界面处波阻抗发生突变,电磁波产生了反射；(2)电磁波通过金属材料表面后，金属材料会由于感应电动势形成涡流，涡流磁场与原来磁场方向相反、相互抵消，从而实现屏蔽作用，也就是吸收损耗；(3)在屏蔽体内未衰减掉的电磁波,传播到屏蔽体另一表面时，遇到阻抗突变的金属-空气界面再次发生反射，重新返回屏蔽体内后产生多次反射。
电磁屏蔽效果可用屏蔽衰减来表示，屏蔽衰减代表干扰场强通过屏蔽体受到的衰减值。
屏蔽衰减(单位为dB )的定义为：式中，E1和H1为入射到屏蔽体前的电场强度和磁场强度；E2和H2为从屏蔽体透过后的电场强度和磁场强度。
电磁屏蔽的吸收损耗和反射损耗的计算公式如下:式中，A表示吸收损耗；R表示反射损耗；r表示屏蔽体与场源的距离；μ为相对磁导率；σ为相对电导率；f为电磁波频率。
从上述公式可以看出，随着电磁波频率的增加，吸收损耗所占的比例随之增加，而反射损耗所占的比例随之减少。
因此，对于高频电磁波，主要利用高电导率的金属材料产生涡流，用以对外来电磁波产生抵消作用。
对于低频电磁波,通常可以采用具有高磁导率的材料，使磁力线限制在屏蔽体内部，防止电磁波扩散。
影响材料电磁屏蔽效能的因素包括材料的电导率、磁导率及厚度等。
根据电磁屏蔽的机理，电磁屏蔽产品设计可以结合屏蔽的电磁波频段，采取高电导率或高磁导率的材料进行开发，根据不同的应用场合和工艺来制作不同形态的电磁屏蔽材料，见下表。
目前，电子信息产业广泛应用的电磁屏蔽材料包括导电浆料、导电胶、导电涂料、导电漆、导电橡胶、导电布、导电泡棉、金属丝网及透明导电膜等。
电磁辐射又称电子烟雾，是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生。
电磁场与电磁波第7章 电磁波的辐射
振幅不同，所以又是非均匀平面波。Eθ/Hφ=η是一常数，等于媒 质的波阻抗。
第七章 电磁波的辐射
③ 场的振幅：远区场的振幅与r成反比；与I、dl/λ成正比。 值得注意，场的振幅与电长度dl/λ有关，而不是仅与几何尺寸dl 有关。
④ 场的方向性：远区场的振幅还正比于sinθ，在垂直于天线 轴 的 方 向 (θ=90°) ， 辐 射 场 最 大 ； 沿 着 天 线 轴 的 方 向 (θ=0°) ， 辐射场为零。这说明电基本振子的辐射具有方向性， 这种方向 性也是天线的一个主要特性。
k1r(k1)r2(k1)r3,ejkr1
ErjI2dc lro 3 s42p r3co s
第七章 电磁波的辐射
EjI2ds lir3n 4pr3sin
H
Idlsin 4r2
式中p=Qdl是电偶极矩的复振幅。 因为已经把载流短导线看成一 个振荡电偶极子，其上下两端的电荷与电流的关系是I=jωQ。
H J j E E J m j H D B m
第七章 电磁波的辐射
2.
当kr>>1时，r>>λ/2π，即场点P与源点距离r远大于波长λ的 区域称为远区。 在远区中，
k1r(k1r)2 (k1r)3
远区电磁场表达式简化为
E
j
Idl2ksinejkr 4r
j
Idlsinejkr 2r
E
j
Idlskinejkr 4r
j
Idlsinejkr 2r
第七章 电磁波的辐射
以空气中的波阻抗 0
0 120 0
代入， 可得
Pr
402
Idl2
2
式 中 I 的 单 位 为 A( 安 培 ) 且 是 复 振 幅 值 ， 辐 射 功 率 Pr 的 单 位 为 W(瓦)，空气中的波长λ0的单位为m(米)。
电动力学第五章—
19
电动力学
三．辐射问题的本质也是边值问题
变化电荷、电流分布激发电磁场，电磁场又 反过来影响电荷、电流分布。空间电磁场的分布 就是在这一对矛盾相互制约下形成的。变化的电 荷电流分布一般具有边界，因此在求解时要考虑 它们的边界条件和边值关系。但是，一般情况下 这种的边界很复杂，使得电荷、电流分布无法确 定，因此使得求解问题无法进行。在本章我们仅 讨论电荷、电流分布为已知的辐射问题。
尔方程化为：
1 2 1 2 Q(t ) (r ) (r ) 2 2 2 r 0 r r c t
＊
1 2 1 2 当 r 0 时， 2 (r ) 2 0 2 r r r c t 2 2 u 1 u u (r , t ) 2 2 0 令 (r , t ) 2 r c t r
2、达朗贝尔方程及推迟势的物理意义； 3、矢势的展开和偶极辐射； 4、电磁场的动量守恒。
• 本章难点： 1、矢势的展开和偶极辐射公式的导出； 2、电磁场动量密度张量的引入和意义。
第五章 电磁波的辐射
17
电动力学
引言
一. 电磁辐射
不稳定的电荷、电流激发的电磁场随时间 变化。有一部分电磁场以波的形式脱离场源 向外运动，这被称为电磁波的辐射。
A E A t t 引入标量势函数 A E t
第五章 电磁波的辐射
A (E ) 0 t A E t
22
电动力学
5- 1
电磁场的矢势和标势
二．规范变换和规范不变性
第五章 电磁波的辐射
24
A A A E ( ) t t t t t
电磁场与电磁波公式整理
电磁场与电磁波公式整理首先，我们来介绍电磁场的基本概念和公式。
电磁场是指由带电粒子所产生的相互作用力所构成的场。
在电磁学中，通常使用电场和磁场来描述电磁场。
电场由带电粒子所产生，是带电粒子周围空间中存在的力场。
磁场由运动的带电粒子产生，是带电粒子周围空间中存在的力场。
电场和磁场分别有自己的公式来描述。
对于电场，其公式为库仑定律：F=k*(，q1，*，q2，)/r^2，其中F为电场力，k为库仑常数，q1和q2分别为两个带电粒子的电荷量，r为两个带电粒子之间的距离。
电场力的方向与电荷的正负性有关，同性电荷相斥，异性电荷相吸。
对于磁场，其公式为洛伦兹力公式：F=q*(vxB)，其中F为磁场力，q为带电粒子的电荷量，v为带电粒子的速度，B为磁场。
磁场力的方向符合洛伦兹右手规则，即带电粒子运动方向与磁场垂直时，磁场力垂直于速度方向和磁场方向的平面内，并满足左手定则。
电磁场力的合成则满足叠加原理，即在空间中同时存在多个带电粒子或磁场时，两个电场力或磁场力的合力等于各个力的矢量和。
这样，我们就可以用公式来描述多个场对于一个带电粒子的作用。
接下来，我们来介绍电磁波的基本概念和公式。
电磁波是指由变化的电场和磁场相互耦合而成的一种波动形式。
电场和磁场的变化会相互激发，形成电磁波的传播。
电磁波的传播速度是光速（c），而电磁波的频率（f）和波长（λ）之间存在一个简单的关系，即c=f*λ。
频率是指电磁波每秒振动的次数，单位是赫兹（Hz），波长是指电磁波在媒质中传播一个完整波的距离，单位是米（m）。
此外，电磁波还可根据频率的不同进行分类。
根据频率从低到高排序，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。
不同频率的电磁波在应用中有着不同的用途，例如无线电通信、医疗影像等。
电磁波的强度可以用能量密度（u）、能流密度（S）和功率（P）等指标来表示。
能量密度是指单位体积内所含的电磁波能量，能流密度是指电磁波通过单位面积的能量传播速率，功率是指单位时间内传播的能量。
电磁辐射强度计算公式
电磁辐射强度计算公式
电磁辐射强度计算公式
电磁辐射强度计算公式
电磁辐射强度计算公式是用于计算电磁场辐射的强度的数学公式。
电磁辐射是指电磁波或电磁场向空间传播的过程，产生的电磁波或电磁场对人体和环境有一定的影响。
电磁辐射强度计算公式包括以下几个部分：
1. 电磁场强度的计算公式，表示电磁场的强度与电流、电荷等因素的关系。
2. 距离因素的计算公式，表示电磁辐射强度与观测点距离的平方成反比。
3. 方向因素的计算公式，表示电磁辐射强度与观测点与辐射源的夹角的余弦成正比。
4. 频率因素的计算公式，表示电磁辐射强度与电磁波频率的平方成正比。
综合以上因素，电磁辐射强度计算公式可以表示为：
S = E^2 / (2*Z0) = H^2 * Z0 / 2
其中，S表示电磁辐射强度，E表示电场强度，H表示磁场强度，Z0表示自由空间阻抗。
对于不同的电磁场辐射，其计算公式可能会有所不同，但是以上因素是基本的计算要素。
在进行电磁场辐射估算时，需要根据具体情况选择合适的计算公式，并考虑到环境、人体健康等因素。
- 1 -。
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。
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电磁场的波动和辐射的基本原理和公式
电磁场是自然界中十分常见的物理现象，从电力传输到通讯设
备的使用，我们都可以看到它的应用。
然而，电磁场的波动和辐
射确实相对较为抽象的概念，本文将从基本原理和公式的角度出发，探讨它们的含义和特性。
一、如何理解电磁场的波动？
电磁场，说白了就是一种被电子所携带的力场。
由于强弱不同
和方向不同，电场和磁场的性质虽不相同，但它们的变化规律却
是相同的。
其中重要的一个定律就是麦克斯韦方程组，包含着电
场和磁场互相关联的变化公式。
而电磁场的波动，指的就是这两个场的变化引发其他位置场的
变化，并且向远处传播的过程。
这个过程将电磁波与其他波动如
机械波，水波等区分开来。
电磁场波动的基础是波函数，其中的
电场和磁场分别满足麦克斯韦方程组中的两个方程：电场的环路
积分等于时间变化的磁场，磁场的环路积分等于时间变化的电场。
二、电磁波如何辐射？
电磁波在自由空间中的传播特点会导致电磁场的辐射。
辐射的基本定义是指源于某物体的能量，传播到空间中，使空间中的电场和磁场出现变化的过程。
辐射的程度可以通过距离、功率和频率等来表示。
电磁辐射可以用电磁波的幅度和频率来描述，包括辐射功率密度，这意味着辐射的总能量随时间的增加而增加。
电磁波的频率不同也会导致它们在空气或其他介质中传播的速度不同。
低频率的电磁波（如广播电波）可以更好地穿透障碍物，而高频率信号更可能被物体表面反射或吸收或散射。
三、电磁场波动的公式
1. 麦克斯韦方程组：这是描述电磁场和波动的最基本方程。
该方程组在空间和时间独立的点处建立了电场和磁场之间的联系，以及规定了这些场的动力学行为。
2. 频率公式：该公式用于计算电磁波的频率，其中频率是电磁波的周期性变化速度，通常用赫兹（Hz）表示。
3. 速度公式：该公式用于计算电磁波相对于空气或其他介质的速度，其中的常数是真空中的光速。
四、总结
电磁场的波动和辐射是重要的物理现象，广泛应用于通讯、能源传输、医疗和科学领域。
电磁场波动理论描述了电磁波的传播和特性，而电磁辐射理论则关注辐射的性质。
当我们了解这些基本原理和公式时，就可以更好地理解电磁波的本质，以及在我们的日常生活和技术中它们的应用。