电磁场与电磁波课程知识点总结
电磁场与电磁波期末复习知识点归纳课件
01
02
03
无线通信
电磁波用于无线通信,如 手机、无线网络和卫星通 信。
雷达技术
电磁波用于探测、跟踪和 识别目标,广泛应用于军 事和民用领域。
电磁兼容性
电磁波可能干扰其他电子 设备的正常工作,需要采 取措施确保兼容性。
THANKS
感谢观看
03
高强度的电磁波照射会使生物体局部温度升高,可能造成损伤。
对材料的影响
电磁感应
电磁波在导电材料中产生感应电流,可能导致材料发热或产生磁场。
电磁波吸收与散射
某些材料能吸收或散射电磁波,用于制造屏蔽材料或隐身技术。
电磁波诱导材料结构变化
长时间受电磁波作用,某些材料可能发生结构变化或分解。
对信息传输的影响
电磁场与电磁波期末复习知识 点归纳课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
• 电磁场与电磁波的基本概念 • 静电场与恒定磁场 • 时变电磁场与电磁波 • 电磁波的传播与应用 • 电磁辐射与天线 • 电磁场与电磁波的效应
01
电磁场与电磁波的基本概 念
电磁场的定义与特性
总结词
描述电磁场的基本特性,包括电场、磁场、电位移矢量、磁感应强度等。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射现象,折射角与入射角的关系由斯涅尔定律确 定。
电磁波的散射与吸收
电磁波的散射
散射是指电磁波在传播过程中遇到障碍物时,会向各个方向散射,散射强度与障碍物的 尺寸、形状和介电常数等因素有关。
电磁波的吸收
不同介质对不同频率的电磁波吸收能力不同,吸收系数与介质的电导率、磁导率和频率 等因素有关。
微波应用
微波广泛应用于雷达、通信、加热等领域, 如微波炉利用微波的能量来加热食物。
电磁场与电磁波课程知识点总结和公式
电磁场与电磁波课程知识点总结与主要公式1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 (1)麦克斯韦方程组⎰⎰⎰⎰⎰⎰=•=•∇=•=•∇•∂∂-=•∂∂-=⨯∇•∂∂+=•∂∂+=⨯∇ss l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d tD J l d H t D J H 0)(ρ本构关系: E J H B EDσμε===(2)静态场时的麦克斯韦方程组(场与时间t 无关)⎰⎰⎰⎰=•=•∇=•=•∇=•=⨯∇=•=⨯∇ss l l s d B B Q s d D D l d E E I l d H JH 000ρ2 边界条件(1)一般情况的边界条件nn n sT t t sn s n n sn tt n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)())(0)==-•=-=-⨯=-=-•==-⨯((ρρ(2)介质界面边界条件(ρs = 0 J s = 0)nn n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)(0)0)(0)==-•==-⨯==-•==-⨯((3 静电场基本知识点 (1)基本方程0022=•==∇-=∇=•=•∇=•=⨯∇⎰⎰⎰A Apsl ld E Qs d D D l d E E ϕϕϕερϕρ本构关系: E Dε=(2)解题思路● 对称问题(球对称、轴对称、面对称)使用高斯定理或解电位方程(注意边界条件的使用)。
● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——>计算能量ωe =εE 2/2或者电容(C=Q/φ)。
(3)典型问题● 导体球(包括实心球、空心球、多层介质)的电场、电位计算;● 长直导体柱的电场、电位计算;● 平行导体板(包括双导体板、单导体板)的电场、电位计算; ● 电荷导线环的电场、电位计算; ● 电容和能量的计算。
电磁场与电磁波知识点总结 知乎
电磁场与电磁波知识点总结知乎
电磁场和电磁波是物理学中的重要基础知识,涉及到电学、磁学、波动光学等多个领域。
下面是对电磁场和电磁波的一些重要知识点总结:
1. 电场和磁场:电场是指空间中由电荷引起的电力作用,磁场是指空间中由电流引起的磁力作用。
电场和磁场都是矢量场,可以用矢量图形表示。
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,包括四个方程:高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
3. 电磁波:电磁波是由电场和磁场相互作用引起的一种波动现象,包括无线电波、可见光、紫外线、X射线等。
电磁波具有波长、频率等特征,可以用波动方程表示。
4. 偏振:偏振是指电磁波中电场矢量的振动方向。
根据电场矢量的振动方向,电磁波可以分为线偏振、圆偏振和不偏振等。
5. 折射和反射:当电磁波从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射现象,即波的传播方向改变。
同时,当电磁波遇到介质的边界时,会发生反射现象,即波发生反向传播。
折射和反射现象可以用斯涅尔定律和菲涅尔公式计算。
6. 衍射和干涉:电磁波在经过小孔或射缝等障碍物时,会发生衍射现象,即波扩散后形成干涉条纹。
同时,当两束电磁波相遇时,会发生干涉现象,即波的振幅会增强或减弱。
衍射和干涉现象可以用
菲涅尔衍射和双缝干涉等理论进行描述。
以上是电磁场和电磁波的一些重要知识点总结。
熟练掌握这些知识,对于理解电学、磁学、波动光学等学科都具有重要意义。
电磁场与电磁波课程知识点总结
电磁场与电磁波课程知识点总结1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 (1)麦克斯韦方程组⎰⎰⎰⎰⎰⎰=∙=∙∇=∙=∙∇∙∂∂-=∙∂∂-=⨯∇∙∂∂+=∙∂∂+=⨯∇ss l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d tD J l d H t D J H 0)(ρ本构关系: E J HB EDσμε===(2)静态场时的麦克斯韦方程组(场与时间t 无关)⎰⎰⎰⎰=∙=∙∇=∙=∙∇=∙=⨯∇=∙=⨯∇ss l l s d B B Qs d D D l d E E Il d H J H 0000ρ2 边界条件(1)一般情况的边界条件nn n sT t t sn s n n sn tt n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)())(0)==-∙=-=-⨯=-=-∙==-⨯((ρρ(2)介质界面边界条件(ρs = 0 J s = 0)nn n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)(0)0)(0)==-∙==-⨯==-∙==-⨯(((1)基本方程0022=∙==∇-=∇=∙=∙∇=∙=⨯∇⎰⎰⎰A Apsl ld E Qs d D D l d E E ϕϕϕερϕρ本构关系: E Dε=(2)解题思路● 对称问题(球对称、轴对称、面对称)使用高斯定理或解电位方程(注意边界条件的使用)。
● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能量ωe =εE 2/2或者电容(C=Q/φ)。
(3)典型问题● 导体球(包括实心球、空心球、多层介质)的电场、电位计算; ● 长直导体柱的电场、电位计算;● 平行导体板(包括双导体板、单导体板)的电场、电位计算; ● 电荷导线环的电场、电位计算; ● 电容和能量的计算。
电磁场与电磁波_知识点总结
已经将文本间距加为24磅,第18章:电磁场与电磁波一、知识网络二、重、难点知识归纳1.振荡电流和振荡电路(1)大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。
自由感线圈和电容器组成的电路,是一种简单的振荡电路,简称LC 回路。
在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
(2)LC 电路的振荡过程:在LC 电路中会产生振荡电流,电容器放电和充电,电路中的电流强度从小变大,再从大变小,振荡电流的变化符合正弦规律.当电容器上的带电量变小时,电路中的电流变大,当电容器上带电量变大时,电路中的电流变小(3)LC 电路中能量的转化 :a 、电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程.电流变大时,电场能转化为磁场能,LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。
电路电流与磁场的变化规律、电场能与磁场能相互变化。
分类:阻尼振动和无阻尼振动。
振荡周期:LC T π2=。
改变L 或C 就可以改变T 。
电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 特点:为横波,在真空中的速度为3.0×108m/s 电磁波 电磁场与电磁波 发射接收 应用:电视、雷达。
目的:传递信息 调制:调幅和调频 发射电路:振荡器、调制器和开放电路。
原理:电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流 选台:电谐振 检波:从接收到的电磁波中“检”出需要的信号。
接收电路:接收天线、调谐电路和检波电路电流变小时,磁场能转化为电场能。
b 、电容器充电结束时,电容器的极板上的电量最多,电场能最大,磁场能最小;电容器放电结束时,电容器的极板上的电量为零,电场能最小,磁场能最大.c 、理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
回路中电流越大时,L 中的磁场能越大。
极板上电荷量越大时,C 中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。
电磁场与电磁波知识点整理
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是由电场和磁场相互作用而形成的一种物理场。
电场是由电荷产生的,而磁场则是由电流或者变化的电场产生的。
电荷是产生电场的源。
正电荷会产生向外辐射的电场,负电荷则产生向内汇聚的电场。
电场强度 E 用来描述电场的强弱和方向,其单位是伏特每米(V/m)。
电流是产生磁场的源。
电流产生的磁场方向可以通过右手螺旋定则来确定。
磁场强度 H 用来描述磁场的强弱和方向,其单位是安培每米(A/m)。
法拉第电磁感应定律表明,变化的磁场会产生电场。
麦克斯韦进一步提出,变化的电场也会产生磁场。
这两个定律共同揭示了电磁场的相互联系和相互转化。
二、电磁波的产生电磁波是电磁场的一种运动形态。
当电荷加速运动或者电流发生变化时,就会产生电磁波。
例如,在一个开放的电路中,电荷在电容器和电感之间来回振荡,就会产生电磁波。
这种振荡电路是产生电磁波的一种简单方式。
电磁波的频率和波长之间存在着一定的关系,即光速 c =λf,其中c 是光速(约为 3×10^8 m/s),λ 是波长,f 是频率。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
例如,无线电波频率较低,用于通信和广播;而X 射线频率较高,用于医学成像和材料检测。
三、电磁波的传播电磁波在真空中可以无需介质传播,在介质中传播时,其速度会发生变化。
电磁波在传播过程中遵循反射、折射和衍射等规律。
当电磁波遇到障碍物时,会发生反射。
如果电磁波从一种介质进入另一种介质,会发生折射,折射的程度取决于两种介质的电磁特性。
衍射则是指电磁波绕过障碍物传播的现象。
当障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或较小时,衍射现象较为明显。
电磁波的极化是指电场矢量的方向在传播过程中的变化。
常见的极化方式有线极化、圆极化和椭圆极化。
四、电磁波的特性1、电磁波是横波,电场和磁场的振动方向都与电磁波的传播方向垂直。
2、电磁波具有能量,其能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比。
3、电磁波的传播速度是恒定的,在真空中为光速。
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。
电磁场与电磁波知识点整理
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。
电荷会产生电场,而电流会产生磁场。
电场是由电荷产生的,它对处在其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示,单位是伏特每米(V/m)。
电场线可以形象地描绘电场的分布,其疏密程度表示电场强度的大小,切线方向表示电场的方向。
磁场是由运动电荷或电流产生的,对处在其中的运动电荷或电流有力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示,单位是特斯拉(T)。
磁感线可以形象地描绘磁场的分布,其疏密程度表示磁感应强度的大小,切线方向表示磁场的方向。
二、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心,它由四个方程组成,分别描述了电场和磁场的产生、变化和相互关系。
1、高斯定律:描述了电场的散度与电荷量之间的关系。
对于静电场,通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。
数学表达式:∮E·dS = q /ε₀2、高斯磁定律:表明磁场的散度恒为零,即磁感线总是闭合的,没有磁单极子存在。
数学表达式:∮B·dS = 03、法拉第电磁感应定律:指出时变磁场会产生感应电场,感应电场的环流等于磁通量的变化率的负值。
数学表达式:∮E·dl =dΦ/dt4、安培麦克斯韦定律:修正了安培环路定律,不仅电流会产生磁场,时变电场也会产生磁场。
数学表达式:∮B·dl =μ₀(I +ε₀dΦₑ/dt)三、电磁波的产生与传播电磁波是由时变的电场和磁场相互激发而产生的,并在空间中以波动的形式传播。
变化的电流或电荷是电磁波的源。
电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播。
在真空中,电磁波的传播速度为光速 c,约为 3×10⁸米每秒。
电磁波具有波的特性,如波长、频率、波速之间的关系:v =fλ,其中 v 是波速,f 是频率,λ 是波长。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点,多以选择题的形式出现,题目难度较低,属于必得分题目,重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
理解:* 均匀变化的电场产生恒定磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场,非均匀变化的磁场产生变化的电场,振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体,统称为电磁场(麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分,有机的统一为一个整体,并成功预言了电磁波的存在)二、电磁波1、概念:电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
(赫兹用实验证实了电磁波的存在,并测出电磁波的波速)2、性质:* 电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路:由电感线圈与电容组成,在振荡过程中,q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期:T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件:足够高的振荡频率;电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制:把要传送的低频信号加到高频电磁波上,使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类:调幅与调频# 调幅:使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频:使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变(电磁波发射时为什么需要调制?通常情况下我们需要传输的信号为低频信号,如声音,但低频信号没有足够高的频率,不利于电磁波发射,所以才将低频信号耦合到高频信号中去,便于电磁波发射,所以高频信号又称为“载波”)5、电磁波的接收* 电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时,接受电路中振荡电流最强(类似机械振动中的“共振”)。
电磁场与电磁波课程主要知识点总复习
第1章 三种坐标系与场
概念:
| lim u
u u cos u cos u cos
l M0 l0 l x
y
z
Байду номын сангаас
2. 标量场的梯度
3. 矢量场的通量
d S F dS S F endS
F(x, y, z)
en
dS
面积元矢量
电磁场与电磁波
第1章 三种坐标系与场
4. 矢量场的散度
divF lim S F (x, y, z) dS
(1)式称为真空中的高斯定律。它表明在闭合面S的的通量 就等于闭合曲面S所包含自由电荷的总量。
(2)式称为静电系统的守恒定理,说明静电场是一种守恒性 的矢量场---保守场
电磁场与电磁波
第1章 三种坐标系与场
作用:
(1)已知 时根据高斯定理积分方程,求
(2)已知两微分方程,根据亥姆霍兹定理,在给定矢量场的散 度方程与旋度方程确定的条件下,该静电场唯一地确定。
IP R
R x
I
图2 磁介质1的镜 像线电流
2 h 2
z
I I R
x
P
图3 磁介质2 的镜像线电流
电磁场与电磁波
第1章 三种坐标系与场
1、法拉第电磁感应定律
2、位移电流
电磁场与电磁波
第1章 三种坐标系与场
32
3、 麦克斯韦方程组
磁场沿任意闭合回路的环流 ,等于穿过该闭合回路C包 围的任意曲面S的传导电流 与位移电流之和。
第1章 三种坐标系与场 静电场( 区域) 恒定电场(电源外)
本构关系 位函数
边界条件
电磁场与电磁波
第1章 三种坐标系与场
第五章恒定磁场分析
电磁场与电磁波复习重点
电磁场与电磁波知识点要求第一章 矢量分析和场论基础1、理解标量场与矢量场的概念;场是描述物理量在空间区域的分布和变化规律的函数。
2、理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度的概念,熟练掌握散度、旋度和梯度的计算公式和方法(限直角坐标系)。
梯度:x y z u u uu x y z∂∂∂∇=++∂∂∂e e e , 物理意义:梯度的方向是标量u 随空间坐标变化最快的方向; 梯度的大小:表示标量u 的空间变化率的最大值。
y x zA A A x y z∂∂∂∇⋅=++∂∂∂A散度:单位空间体积中的的通量源,有时也简称为源通量密度, 高斯定理: ()()V S dV d ∇⋅=⋅⎰⎰⎰⎰⎰A A S ,x y zy y x x z zx y z xy zA A A A A A x y z y z z x xy A A A ∂∂⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫∇⨯==-+-+- ⎪⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭e e e A e e e旋度:其数值为某点的环流量面密度的最大值,其方向为取得环量密度最大值时面积元的法线方向。
斯托克斯定理:()()S L d d ∇⨯⋅=⋅⎰⎰⎰A S A l数学恒等式:()0u ∇⨯∇=,()0∇⋅∇⨯=A 3、理解亥姆霍兹定理的重要意义:若矢量场 A 在无限空间中处处单值,且其导数连续有界,源分布在有限区域中,则矢量场由其散度和旋度唯一地确定,并且矢量场 A 可表示为一个标量函数的梯度和一个矢量函数的旋度之和。
u =∇⨯-∇A F第二、三、四章 电磁场基本理论1、 理解静电场与电位的关系,QPu d =⋅⎰E l ,()()u =-∇E r r2、 理解静电场的通量和散度的意义,d d d 0V SV SVρ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩⎰⎰⎰D S E l ,0V ρ∇⋅=⎧⎨∇⨯=⎩D E 静电场是有散无旋场,电荷分布是静电场的散度源。
3、 理解静电场边值问题的唯一性定理,能用平面镜像法解简单问题;唯一性定理表明:对任意的静电场,当电荷分布和求解区域边界上的边界条件确定时,空间区域的场分布就唯一地确定的镜像法:利用唯一性定理解静电场的间接方法。
电磁波与电磁场(总复习).
5.电容C
q q U 1 2 1 1 q2 2 (We qU CU ) 2 2 2C We
V
1 n 电场能量:We qii 2 i 1
1 E DdV 2
二、计算
1.基本计算:均匀媒质、2种媒质中带电体周围的 D、E、 ? 分析方法:使用高斯定律
C
0 4
B(r )
0 4
V
J ( r ') R dV ' 3 R
J mS M n
3.基本方程: H dl I H J 本构关系: B H 矢量磁位: B A 4.边界条件:B2 n B1n 5. 电感:L I M 12
一主要知识点概念主要结论第五章时变电磁场一主要知识点
第 1章
矢量分析要点
一 、概念 1.“场”:定义、分类、几何描述方法? 2. 亥姆霍兹定理? 二、标量场 G e e e
l
x
x
y
y
z
z
P0
cos cos cos G l 0 x y z
3.瞬时矢量与复矢量之间的转换规则?
( x, y, z)e jt ] E( x, y, z, t ) Re[E
波动方程的2种形式?复数波动方程的推导? 二、计算: 1.场的瞬时形式与复矢量之间的转换? 2.已知磁场,求电场: 已知电场,求磁场:
第六章
平面电磁波
一、主要知识点 均匀平面波传播特性;波的极化 1.均匀平面波定义 2.无耗介质中 E ex E0 e jkz E( z, t ) ex E0m cos(t kz 0 )
计算: ?
电磁场与电磁波知识点整理
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体。
电荷产生电场,电流产生磁场。
电场是存在于电荷周围,能传递电荷之间相互作用的物理场。
它的基本特性是对置于其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示。
单位是伏特每米(V/m)。
磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,能对放入其中的磁体、电流产生力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示。
单位是特斯拉(T)。
二、库仑定律与安培定律库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。
其表达式为:$F =k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中 k 是库仑常量,约为$9×10^9N·m^2/C^2$ 。
安培定律则阐述了两个电流元之间的相互作用力。
电流元在磁场中所受到的安培力为$dF = I dl × B$ 。
三、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心,由四个方程组成。
高斯定律:$\oint_{S} E·dS =\frac{q}{ε_0}$,表明电场的散度与电荷量成正比。
高斯磁定律:$\oint_{S} B·dS = 0$ ,说明磁场是无源场。
法拉第电磁感应定律:$\oint_{C} E·dl =\frac{d}{dt}\int_{S} B·dS$ ,揭示了时变磁场产生电场。
安培麦克斯韦定律:$\oint_{C} H·dl = I +\frac{d}{dt}\int_{S} D·dS$ ,指出时变电场产生磁场。
四、电磁波的产生与传播电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波。
变化的电场和变化的磁场相互激发,形成在空间中传播的电磁波。
电磁波的产生通常需要一个振荡电路,比如 LC 振荡电路。
当电容器充电和放电时,电路中的电流和电荷不断变化,从而产生变化的电磁场,并向周围空间传播。
电磁场与电磁波知识点整理
limt q tF E q →=第二章.电磁学基本理论本章以麦克斯韦方程组为核心,揭示电磁场和电荷,电流之间互相联系的规律。
我们研究电磁场问题都是以麦克斯韦方程组为出发点。
一.场量的定义和计算 2.1 电场的定义这种存在于电荷周围,能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。
可见电荷是产生电场的源。
2.2 电场强度的定义单位正电荷在电场中某点受到的作用力称为该点的电场强度 电场强度严格的数学表达式为: 在此要求实验电荷足够小,以使该电荷产生的电场不致使原电场 发生畸变。
2.3 库仑定律: 其中: 为真空中介电常数。
2.4 电场强度的计算其中: 是源电荷指向场点的方向。
点电荷周围电场强度的计算公式: (2) 连续分布的电荷源产生的电场a.线电荷分布:线电荷密度定义:单位长度上的电荷量。
上所带的电荷量:2112212021ˆ4πR q q F a R ε=1q 2q 21R 91201108.851036πε--=⨯=⨯F/m0ε2200ˆˆ4π4πt R R t qq qE a a q R R εε== ˆRa 20ˆ4πR q E aRε=0d limd l l q ql l ρ∆→∆=='∆d l 'd d l q l ρ'=该线电荷在空间产生的电场强度: b.面电荷分布:电荷沿空间曲面连续分布。
该面电荷在空间产生的电场强度:c.体电荷分布: 电荷在某空间体积内连续分布 。
该体电荷在空间产生的电场强度:二.电位(1)电位定义:外力将单位正电荷是由无穷远处移到A 点,则A 点和无穷远处的电位差称为A 点的电位。
(以无穷远处为零电位参考点。
为电荷源到A 点的距离)(2)电位差定义:单位正电荷由P 点移动到A 点,外力所做的功称为A 点和P 点之间的电位差。
电位差数学表达式: (三) 磁场产生磁场的源:a.永久磁铁b.变化的电场 c.电流周围(运动的电荷) 1. 什么是磁场?存在于载流回路或永久磁铁周围空间,能对运动电荷施力的特殊物质称为磁场。
电磁场与电磁波课程知识点总结和公式
电磁场与电磁波课程知识点总结与主要公式1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 (1)麦克斯韦方程组⎰⎰⎰⎰⎰⎰=∙=∙∇=∙=∙∇∙∂∂-=∙∂∂-=⨯∇∙∂∂+=∙∂∂+=⨯∇ss l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d tD J l d H t D J H 0)(ρ本构关系: E J HB EDσμε===(2)静态场时的麦克斯韦方程组(场与时间t 无关)⎰⎰⎰⎰=∙=∙∇=∙=∙∇=∙=⨯∇=∙=⨯∇ss l l s d B B Qs d D D l d E E Il d H J H 0000ρ2 边界条件(1)一般情况的边界条件nn n sT t t sn s n n sn tt n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)())(0)==-∙=-=-⨯=-=-∙==-⨯((ρρ(2)介质界面边界条件(ρs = 0 J s = 0)nn n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)(0)0)(0)==-∙==-⨯==-∙==-⨯(((1)基本方程0022=∙==∇-=∇=∙=∙∇=∙=⨯∇⎰⎰⎰A Apsl ld E Qs d D D l d E E ϕϕϕερϕρ本构关系: E Dε=(2)解题思路● 对称问题(球对称、轴对称、面对称)使用高斯定理或解电位方程(注意边界条件的使用)。
● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能量ωe =εE 2/2或者电容(C=Q/φ)。
(3)典型问题● 导体球(包括实心球、空心球、多层介质)的电场、电位计算; ● 长直导体柱的电场、电位计算;● 平行导体板(包括双导体板、单导体板)的电场、电位计算; ● 电荷导线环的电场、电位计算; ● 电容和能量的计算。
电磁场与电磁波-知识点总结
电磁场与电磁波-知识点总结已经将文本间距加为24磅,第18章:电磁场与电磁波一、知识网络LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。
电路电流与磁场的变化规律、LC T π2=电磁麦克变化的电场产生磁场 特点:为横波,在真空中电磁电磁场与发接应用:电视、雷达。
目的:传递信息 调制:调幅和调频 原理:电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流二、重、难点知识归纳1.振荡电流和振荡电路(1)大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。
自由感线圈和电容器组成的电路,是一种简单的振荡电路,简称LC 回路。
在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
(2)LC 电路的振荡过程:在LC 电路中会产生振荡电流,电容器放电和充电,电路中的电流强度从小变大,再从大变小,振荡电流的变化符合正弦规律.当电容器上的带电量变小时,电路中的电流变大,当电容器上带电量变大时,电路中的电流变小(3) LC 电路中能量的转化 :a 、电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程.电流变大时,电场能转化为磁场能,电流变小时,磁场能转化为电场能。
b 、电容器充电结束时,电容器的极板上的电量最多,电场能最大,磁场能最小;电容器放电结束时,电容器的极板上的电量为零,电场能最小,磁场能最大.c 、理想的LC 回路中电场能E 电和磁场机械能 定义:机械能是指动能和势能的总和。
能E 磁在转化过程中的总和不变。
回路中电流越大时,L 中的磁场能越大。
极板上电荷量越大时,C 中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。
(4) LC 电路的周期公式及其应用LC 回路的固有周期和固有频率,与电容器带电量、极板间电压及电路中电流都无关,只取决于线圈的自感系数L 及电容器的电容C 。
2、电磁场麦克斯韦电磁理论:变化的磁场能够在周围空间产生电场(这个电场叫感应电场或涡旋场,与由电荷激发的电场不同,它的电场线是闭合的,它在空间的存在与空间有无导体无关),变化的电场能在周围空间产生磁场。
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:dz a dy a dx a R d z y x →→→→++= 面积元:⎪⎩⎪⎨⎧===dxdy dS dxdz dS dydzdS zyx ,体积元:dxdydz d =τ(2)柱坐标系长度元:⎪⎩⎪⎨⎧===dz dl rd dl drdl z r ϕϕ,面积元⎪⎩⎪⎨⎧======rdrdzdl dl dS drdz dl dl dS dz rd dl dl dS z zz r z r ϕϕϕϕ,体积元:dz rdrd d ϕτ=(3)球坐标系长度元:⎪⎩⎪⎨⎧===ϕθθϕθd r dl rd dl drdl r sin ,面积元:⎪⎩⎪⎨⎧======θϕθϕθθθϕϕθθϕrdrd dl dl dS drd r dl dl dS d d r dl dl dS r r r sin sin 2,体积元:ϕθθτd drd r d sin 2=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⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==+=⎪⎩⎪⎨⎧===z z x y yx r z z r y r x arctan,sin cos 22ϕϕϕ (2)直角坐标系与球坐标系的关系⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=++=⎪⎩⎪⎨⎧===z yz y x z z y x r r z r y r x arctan arccos ,cos sin sin cos sin 222222ϕθθϕθϕθ (3)柱坐标系与球坐标系的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=⎪⎩⎪⎨⎧===ϕϕθθϕϕθ22'22''arccos ,cos sin z r z zr r r z r r 3、梯度(1)直角坐标系中:za y a x a grad z y x ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→μμμμμ(2)柱坐标系中:za r a r a grad z r ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→μϕμμμμϕ1(3)球坐标系中:ϕμθθμμμμϕθ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→sin 11r a r a r a grad r4.散度(1)直角坐标系中:zA y A x A A div zy X ∂∂+∂∂+∂∂=→(2)柱坐标系中:zA A r rA r r A div zr ∂∂+∂∂+∂∂=→ϕϕ1)(1 (3)球坐标系中:ϕθθθθϕθ∂∂+∂∂+∂∂=→A r A r A r rr A div r sin 1)(sin sin 1)(1225、高斯散度定理:⎰⎰⎰→→→→=⋅∇=⋅ττττd A div d A S d A S,意义为:任意矢量场→A 的散度在场中任意体积内的体积分等于矢量场→A 在限定该体积的闭合面上的通量。
电磁场与电磁波知识点复习
电磁场与电磁波知识点复习在现代科学技术的众多领域中,电磁场与电磁波都扮演着至关重要的角色。
从无线通信到雷达技术,从电力传输到电子设备的运行,都离不开对电磁场与电磁波的深入理解和应用。
下面,咱们就一起来复习一下电磁场与电磁波的相关知识点。
首先,咱们得搞清楚什么是电磁场。
简单来说,电磁场就是由电荷和电流产生的一种物理场。
电荷会产生电场,电流会产生磁场,而电场和磁场又会相互影响、相互作用,形成一个统一的电磁场。
电场的基本物理量包括电场强度 E 和电位移矢量 D 。
电场强度描述了电场对电荷的作用力,其单位是伏特每米(V/m)。
电位移矢量则与电场中的介质特性有关。
磁场的基本物理量是磁感应强度 B 和磁场强度 H 。
磁感应强度表示磁场对运动电荷或电流的作用力,单位是特斯拉(T)。
磁场强度则与磁场中的介质特性相关。
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组,由四个方程组成。
第一个方程是高斯定律,它表明电场的散度与电荷量成正比。
也就是说,电荷是电场的源。
第二个方程是高斯磁定律,它指出磁场的散度总是为零,这意味着不存在磁单极子。
第三个方程是法拉第电磁感应定律,它表明时变的磁场会产生感应电场。
第四个方程是安培麦克斯韦定律,它描述了电流和时变电场都会产生磁场。
电磁波是电磁场的一种运动形式,是由时变的电场和磁场相互激发而产生的。
电磁波在真空中以光速传播,其速度约为 3×10^8 米每秒。
电磁波具有波的特性,包括波长、频率和波速。
它们之间的关系是:波速=波长×频率。
电磁波的频谱非常广泛,从低频的无线电波到高频的伽马射线。
无线电波常用于通信和广播;微波常用于雷达和微波炉;红外线具有热效应,常用于加热和遥感;可见光让我们能够看到周围的世界;紫外线具有杀菌作用;X 射线常用于医学成像和材料检测;伽马射线则在核物理和医学治疗中有重要应用。
电磁波的传播特性也是一个重要的知识点。
在不同的介质中,电磁波的传播速度和波长会发生变化。
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电磁场与电磁波课程知识点总结-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN电磁场与电磁波课程知识点总结1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 (1)麦克斯韦方程组⎰⎰⎰⎰⎰⎰=•=•∇=•=•∇•∂∂-=•∂∂-=⨯∇•∂∂+=•∂∂+=⨯∇ss l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d tD J l d H t D J H 0)(ρ本构关系: E J HB EDσμε===(2)静态场时的麦克斯韦方程组(场与时间t 无关)⎰⎰⎰⎰=•=•∇=•=•∇=•=⨯∇=•=⨯∇ss l l s d B B Qs d D D l d E E Il d H J H 0000ρ2 边界条件(1)一般情况的边界条件nn n sT t t sn s n n sn tt n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)())(0)==-•=-=-⨯=-=-•==-⨯((ρρ(2)介质界面边界条件(ρs = 0 J s = 0)nn n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210)(0)0)(0)==-•==-⨯==-•==-⨯(((1)基本方程0022=•==∇-=∇=•=•∇=•=⨯∇⎰⎰⎰A Apsl ld E Qs d D D l d E E ϕϕϕερϕρ本构关系: E Dε=(2)解题思路对称问题(球对称、轴对称、面对称)使用高斯定理或解电位方程(注意边界条件的使用)。
假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能量ωe =εE2/2或者电容(C=Q/φ)。
(3)典型问题导体球(包括实心球、空心球、多层介质)的电场、电位计算; 长直导体柱的电场、电位计算;平行导体板(包括双导体板、单导体板)的电场、电位计算; 电荷导线环的电场、电位计算; 电容和能量的计算。
例:ab ρrερsrSabεq l球对称 轴对称 面对称(1)基本方程0002=•==∇=•=•∇=•=⨯∇⎰⎰⎰A A ps l ld E s d J J l d E E ϕϕϕ本构关系: E Jσ=(2)解题思路利用静电比拟或者解电位方程(要注意边界条件的使用)。
假设电荷Q ——> 计算电场E ——> 将电荷换成电流(Q —> I )、电导率换成介电常数(ε—>σ)得到恒定电场的解 ——>计算电位φ和电阻R 或电导G 。
5 恒定磁场基本知识点 (1)基本方程⎰⎰⎰•=-=∇=•=•∇=•=⨯∇ss l sd B JA s dB B I l d H JH φμ2本构关系: H Bμ=(2)解题思路对称问题(轴对称、面对称)使用安培定理假设电流I ——> 计算磁场强度H ——> 计算磁通φ ——> 计算能量ωm =μH 2/2或者电感(L=ψ/I )。
(3)典型问题载流直导线的磁场计算; 电流环的磁场计算; 磁通的计算; 能量与电感的计算。
(1)直角坐标下的分离变量法二维问题通解形式的选择(根据零电位边界条件); 特解的确定(根据非零电位边界条件)。
(2)镜像法无限大导体平面和点电荷情况; 介质边界和点电荷情况。
7 正弦平面波基本知识点 (1)基本方程与关系电场强度瞬时值形式 y my x mx a kz t E a kz t E t z y x E)cos()cos(),,,(-+-=ωω 电场强度复振幅形式 y jkz my x jkz mx a e E a e E z y x E --+=),,(瞬时值与复振幅的关系:])Re[(]),,(Re[),,,(t j y jkz my x jkz mx tz j e a e E a e E e z y x E t z y x E ωω--+==坡印廷矢量(能流密度)),,,(),,,(),,,(t z y x H t z y x E t z y x S ⨯= 平均坡印廷矢量(平均能流密度) )],,(),,(Re[21),,(*z y x H z y x E z y x S av ⨯=磁场强度与电场强度的关系:大小关系η==xy y x H E H E 方向关系 E S H SH E HE S a a a a a a a a a⨯=⨯=⨯=(2)波的极化条件与判断方法电磁波电场强度矢量的大小和方向随时间变化的方式,定义:极化是指在空间固定点处电磁波电场强度矢量的方向随时间变化的方式。
通常,按照电磁波电场强度矢量的端点随时间在空间描绘的轨迹进行分类。
设电场强度为:y y my x x mx a kz t E a kz t E E)cos()cos(ϕωϕω+-++-=极化条件:A 、 直线极化:πϕϕ±=-or x y 0B 、 圆极化:my mx x y E E nd =±=-a 2πϕϕC 、 椭圆极化:上述两种条件之外。
圆极化和椭圆极化的旋向当0>-x y ϕϕ时为左旋,当0<-x y ϕϕ时为右旋。
传播方向坐标关系参考分量相位差旋向结论正轴向传输 负轴向传输 x 轴z y x e e e ⨯= E y0>-=∆y z ϕϕϕ左旋 右旋 0<-=∆y z ϕϕϕ右旋 左旋 y 轴 x z y e e e ⨯=E z0>-=∆z x ϕϕϕ 左旋 右旋 0<-=∆z x ϕϕϕ 右旋 左旋 z 轴y x z e e e ⨯=E x0>-=∆x y ϕϕϕ 左旋 右旋 0<-=∆x y ϕϕϕ右旋左旋E xyα 0E直线极化波方向示意图xE y E x0 -αExE yy(a )E y 与E x 同相 (b )E y 与E x 反相圆极化波旋向示意图yxα/2ϕ∆=π/2ϕ∆=-Ez逆时针旋转(左顺时针旋转(右E xE y椭圆极化波旋向示意图yxα0ϕ∆>0ϕ∆<Ez逆时针旋转(左旋)顺时针旋转()E xE y圆极化和椭圆极化的旋向判断作图法1、 将参考分量定在相应轴的正方向上;2、计算另一分量与参考分量的相位差,相位差大于0时,另一分量画在相应的正轴方向,反之,画于负轴方向; 3、 拇指指向波的传播方向,其余四指从另一分量转向参考分量,哪只手满足条件即为哪种旋向。
(3)波的反射与折射1、导体表面的垂直入射波特性导体外空间内为驻波分布,有波节点和波腹点; 没有能量传播,只有电能和磁能间的相互转换。
2、介质表面的垂直入射波特性入射波空间内为行驻波分布,透射波空间为行波分布; 有能量传播; 反射系数和透射系数12212122ηηηηηηη+=+-=ΓT(b ) +y 方向传播0ϕ∆<(右zyE zE x右手x(c ) -x 方向传播圆极化波旋向判断作图法举例0ϕ∆<(左yxE yE z左手z传播方向 (a ) +z 方向传播xzE xE y左手0ϕ∆>(左y z0 xEHzxη1η23、导体表面的斜入射波特性分垂直极化和平行极化两种情况(均以电场强度方向与入射面的相互关系区分),沿导体表面方向传输的是非均匀平面波;沿垂直导体表面方向为驻波分布;对垂直极化方式,沿导体表面方向传输的是TE 波;对平行极化方式,沿导体表面方向传输的是TM 波;沿导体表面方向有能量传输,而沿垂直于导体表面方向无能量传输;沿导体表面方向的相速大于无限大空间中对应平面波的相速,但是能量传播速度小于平面波速度。
4、介质表面的斜入射波特性也分垂直极化和平行极化两种情况,沿导体表面方向和垂直导体表面方向传输的均是非均匀平面波;对垂直极化方式,沿导体表面方向传输的是TE 波;对平行极化方式,沿导体表面方向传输的是TM 波;沿导体表面方向有能量传输,而沿垂直于导体表面方向有行驻波特性;反射系数和透射系数t i it i t i T θηθηθηθηθηθηθηcos cos cos 2cos cos cos cos 1221212+=+-=Γ⊥⊥it iit i t T θηθηθηθηθηθηθηcos cos cos 2cos cos cos cos 1221212//+=+-=Γ⊥5、全反射与全折射全反射——只有波从光密媒质传向光疏媒质时才可能发生,条件为:121sin εεθ-=c ——临界角 全折射——只有平行极化才可能发生,条件为:2121sin εεεθ+=-b ——布儒斯特角2111sin εεεθ+=-t ——全折射时的折射角。