电磁场理论及其应用
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关于边界条件的说明 任何分界面上E的切向分量连续 在分界面上若存在面电流(仅在理想导体表 面上存在),H的切向分量不连续,其差等 于面电流密度;否则,H的切向分量连续 在分界面上有面电荷(在理想导体表面上) 时,D的法向分量不连续,其差等于面电荷 密度;否则,D的法向分量连续 任何分界面上B的法向分量连续
n⋅ ( B1 − B2 ) = 0
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5.电磁波的辐射和传播
• 1.电磁波定义 • 2.电磁波辐射定义 • 3.电磁波传播: • 1)理想介质 1 • 2)导电媒介 • 3)波导管中 • 4)同轴导线中
14
6.电磁场与媒介的相互作用问题
• • • • • 电介质极化、色散理论 磁介质磁化 铁介质磁化 电磁场非线性 超导体电磁性质和居间态
11
3.静电场基本方程和衔接条件
基本方程: 基本方程: 边界条件: 边界条件:
∇ ⋅ D = ρv
∇× E = 0
n⋅ ( D1 − D2 ) = σ
n × ( E1 − E2 ) = 0
12
4.恒定磁场基本方程和衔接条件
基本方程: 基本方程 边界条件:
∇× H = J
∇⋅B = 0
n×( H1 −H2 ) =Κ
以上各种方法都有其优点和局限性 学习目的: 学习目的:注意各种典型例题的解法和物 理图像
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
.1)电磁场理论的早期研究 电、磁现象是大自然最重要的往来现象,也 磁现象是大自然最重要的往来现象, 最早被科学家们关心和研究的物理现象, 最早被科学家们关心和研究的物理现象,其中 贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 19世纪以前, 19世纪以前,电、磁现象作为两个独立的物 世纪以前 理现象,没有发现电与磁的联系。 理现象,没有发现电与磁的联系。但是由于这 些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。 些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到 通过电流的导线的垂直线方向相互垂直, 通过电流的导线的垂直线方向相互垂直,并定量建立 了若干数学公式。 了若干数学公式。 法拉第在谢林的影响下,相信电、磁、光、热是相 法拉第在谢林的影响下,相信电、 互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针 互联系的。奥斯特 年发现电流以力作用于磁针 法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用, 后,法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用, 磁也一定能够对电产生影响。 磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁 年他开始探索磁 生电的实验。 年他发现, 生电的实验。1831年他发现,当磁捧插入导体线圈 年他发现 导线圈中就产生电流。这表明, 时;导线圈中就产生电流。这表明,电与磁之间存 在着密切的联系。 在着密切的联系。
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
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。 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, 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。 引进位移电流的概念。这个概念的核心思想 变化着的电场能产生磁场; 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。 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, 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, 称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本 方程。 方程。
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谢谢!
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∇⋅B = 0
∇ ⋅ D = ρv
∂Β ∇× E = − ∂t ∂D ∇× H = J + ∂t
n ⋅ ( B1 − B2 ) = 0
n ⋅ ( D1 − D2 ) = ρ s
n × ( E1 − E2 ) = 0
n× ( H1 − H2 ) = JS
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• • • •
四个方程的物理意义 时变磁场将激发电场 电流和时变电场都会激发磁场 穿过任一封闭面的电通量等于此面所包围 的自由电荷电量 • 穿过任一封闭面的磁通量恒等于零 • 此外, • 麦氏方程组中的四个方程并不都是独立
电磁场理论及其应用
2010.10.5
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本书概况
电磁场的基本性质和方程 静电场的基本性质和方程 电磁场的基本理论 恒定磁场的基本性质和方程 电磁波的辐射和传播 电磁场与煤质的相互作用问题
电磁场的数学物理方 法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
↔电磁场边值问题的解
法
2
电磁场的数学理论方法
分离变量法 复变函数法 电磁场中的 格林函数法 数学物理方法 电磁场积分方程法 计算机方法
7
2.电磁场的基本性质和方程 2.电磁场的基本性质和方程
所谓电磁场, 所谓电磁场,就是静止的电荷和运动的电 荷在它们周围空间的效应。 荷在它们周围空间的效应。 描述电磁场的基本物理量: E(电场强度) B(磁感应强度) H(磁场强度) D(电位移矢量)
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2.电磁场的基本方程和衔接条件 2.电磁场的基本方程和衔接条件
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
2)电磁场理论的建立
18世纪末期,德国哲学家谢林认为, 18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是有 世纪末期 活力的,而不是僵死的。 活力的,而不是僵死的。他认为电就是宇宙的 活力,是宇宙的灵魂; 活力,是宇宙的灵魂;电、磁、光、热是相互 联系的。 联系的。 奥斯特是谢林的信徒,他从1807年开始研究电 奥斯特是谢林的信徒,他从1807年开始研究电 1807 磁之间的关系。1820年 磁之间的关系。1820年,他发现电流以力作用 于磁针。 于磁针。
关于边界条件的说明 任何分界面上E的切向分量连续 在分界面上若存在面电流(仅在理想导体表 面上存在),H的切向分量不连续,其差等 于面电流密度;否则,H的切向分量连续 在分界面上有面电荷(在理想导体表面上) 时,D的法向分量不连续,其差等于面电荷 密度;否则,D的法向分量连续 任何分界面上B的法向分量连续
n⋅ ( B1 − B2 ) = 0
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5.电磁波的辐射和传播
• 1.电磁波定义 • 2.电磁波辐射定义 • 3.电磁波传播: • 1)理想介质 1 • 2)导电媒介 • 3)波导管中 • 4)同轴导线中
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6.电磁场与媒介的相互作用问题
• • • • • 电介质极化、色散理论 磁介质磁化 铁介质磁化 电磁场非线性 超导体电磁性质和居间态
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3.静电场基本方程和衔接条件
基本方程: 基本方程: 边界条件: 边界条件:
∇ ⋅ D = ρv
∇× E = 0
n⋅ ( D1 − D2 ) = σ
n × ( E1 − E2 ) = 0
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4.恒定磁场基本方程和衔接条件
基本方程: 基本方程 边界条件:
∇× H = J
∇⋅B = 0
n×( H1 −H2 ) =Κ
以上各种方法都有其优点和局限性 学习目的: 学习目的:注意各种典型例题的解法和物 理图像
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
.1)电磁场理论的早期研究 电、磁现象是大自然最重要的往来现象,也 磁现象是大自然最重要的往来现象, 最早被科学家们关心和研究的物理现象, 最早被科学家们关心和研究的物理现象,其中 贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 19世纪以前, 19世纪以前,电、磁现象作为两个独立的物 世纪以前 理现象,没有发现电与磁的联系。 理现象,没有发现电与磁的联系。但是由于这 些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。 些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到 通过电流的导线的垂直线方向相互垂直, 通过电流的导线的垂直线方向相互垂直,并定量建立 了若干数学公式。 了若干数学公式。 法拉第在谢林的影响下,相信电、磁、光、热是相 法拉第在谢林的影响下,相信电、 互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针 互联系的。奥斯特 年发现电流以力作用于磁针 法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用, 后,法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用, 磁也一定能够对电产生影响。 磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁 年他开始探索磁 生电的实验。 年他发现, 生电的实验。1831年他发现,当磁捧插入导体线圈 年他发现 导线圈中就产生电流。这表明, 时;导线圈中就产生电流。这表明,电与磁之间存 在着密切的联系。 在着密切的联系。
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1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
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。 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, 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。 引进位移电流的概念。这个概念的核心思想 变化着的电场能产生磁场; 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。 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, 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, 称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本 方程。 方程。
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谢谢!
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∇⋅B = 0
∇ ⋅ D = ρv
∂Β ∇× E = − ∂t ∂D ∇× H = J + ∂t
n ⋅ ( B1 − B2 ) = 0
n ⋅ ( D1 − D2 ) = ρ s
n × ( E1 − E2 ) = 0
n× ( H1 − H2 ) = JS
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• • • •
四个方程的物理意义 时变磁场将激发电场 电流和时变电场都会激发磁场 穿过任一封闭面的电通量等于此面所包围 的自由电荷电量 • 穿过任一封闭面的磁通量恒等于零 • 此外, • 麦氏方程组中的四个方程并不都是独立
电磁场理论及其应用
2010.10.5
1
本书概况
电磁场的基本性质和方程 静电场的基本性质和方程 电磁场的基本理论 恒定磁场的基本性质和方程 电磁波的辐射和传播 电磁场与煤质的相互作用问题
电磁场的数学物理方 法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
↔电磁场边值问题的解
法
2
电磁场的数学理论方法
分离变量法 复变函数法 电磁场中的 格林函数法 数学物理方法 电磁场积分方程法 计算机方法
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2.电磁场的基本性质和方程 2.电磁场的基本性质和方程
所谓电磁场, 所谓电磁场,就是静止的电荷和运动的电 荷在它们周围空间的效应。 荷在它们周围空间的效应。 描述电磁场的基本物理量: E(电场强度) B(磁感应强度) H(磁场强度) D(电位移矢量)
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2.电磁场的基本方程和衔接条件 2.电磁场的基本方程和衔接条件
4
1.磁场理论发展简史 磁场理论发展简史
2)电磁场理论的建立
18世纪末期,德国哲学家谢林认为, 18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是有 世纪末期 活力的,而不是僵死的。 活力的,而不是僵死的。他认为电就是宇宙的 活力,是宇宙的灵魂; 活力,是宇宙的灵魂;电、磁、光、热是相互 联系的。 联系的。 奥斯特是谢林的信徒,他从1807年开始研究电 奥斯特是谢林的信徒,他从1807年开始研究电 1807 磁之间的关系。1820年 磁之间的关系。1820年,他发现电流以力作用 于磁针。 于磁针。