电磁场与电磁波设计报告

HEFEI UNIVERSITY

电磁场与电磁波设计报告

题目：电磁场与电磁波设计报告

系另U： 12级电子系

班级：电子信息工程1班

姓名：

指导老师：

目录:

静电场的基本概念----------------------------- 3

恒定磁场的基本概念--------------------------- 5

时变磁场的基本概念--------------------------- 6

电场和磁场之间的关系--------------------------- 7

电磁场应用之变频电磁场处理油田水防垢技术 --------------- 8 背景----------------------------------- 8

原理结构图------------------------------ 11

除垢、防垢工作原理------------------------ 12

电磁场处理对溶液电导率的影响 ------------------- 13

电磁场对溶液表面张力的影响--------------------- 13

电磁场处理对溶液 pH值的影响--------------------- 14

实验结果分析---------------------------- 16

从水分子的结构方面 ----------------------- 16

电磁场诱导微晶的形成 --------------------- 18

静电场的基本概念：

1.定义：空间位置固定不变且电量不随时间变化的电荷产生的电场，称为

静电场。

2.几个基本定律：

库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力

的方向沿着这两个点电荷的连线，同名电荷相

电荷守恒定律：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部

分；在转移的过程中，电荷的总量保存不变。

高斯定理：通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的所有电荷量的代数和与电常数之比。

3.几个核心物理量：

电场强度：作用于静止带电粒子上的力 F与粒子电荷Q 之比。矢量，符号“ E”。

电势差：电场强度E沿一规定路径从一点到另一点的线积分：在无旋场条件下，电压与路径无关，等于两点之间的电位

差。标量，符号“ UAB。

散度：div F=V・F在矢量场F中的任一点M处作一个包围该点的任意闭合曲面 S,当S所限定的区域直径趋近于 0时，比值F

• dS/ △ V的极限称为矢量场F在点M处的散度，并记作div F

由散度的定义可知，div F表示在点M处的单位体积内散发出来

的矢量F的通量，所以div F描述了通量源的密度。散度的重要

性在于，可用于表征空间各点矢量场发散的强弱程度，当div

F>0 ,表示该点有散发通量的正源；当div F<0 表示该点有吸收通

量的负源；当 div F=0,表示该点为无源场。

旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时

极限的一个矢量。

恒定磁场的基本概念：

1.定义：恒定电流产生的磁场成为恒定磁场或恒定电场。具体解释

为，磁场强度和方向保持不变的磁场。

2.几个基本定律：

安培力定律：载有恒定电流的两个回路之间存在相互

用力，成为安培力定律。

3.几个核心物理量：

安培力：通电导线在磁场中受到的作用力。电流为I、长为L的直导线。在匀强磁场B中受到的安培力大小为： F=ILBsin

（l ，B），其中（I，B）为电流方向与磁场方向间的夹角。安培

力的方向由左手定则判定。对于任意形状的电流受非匀强磁场的

作用力，可把电流分解为许多段电流元

I △ L,每段电流元处的磁场 B可看成匀强磁场，受的安培力为

△ F=I△ L・Bsin（I , B），把这许多安培力加起来就是整个

电流受的力。

时变磁场的基本概念：

1.定义：电场或磁场随时间变化，变化的电场就可以称为磁场的一个源，而

变化的磁场的一个源，从而，时变磁场也可以电场的一

个源，从而，时变电磁场就是随时间变化着的电磁场

2.电磁场波动方程

1. 一般情况下，电磁场的基本方程是 Maxwell 's equations ，即：

2. 在自由空间中，电场与磁场相互激发，电磁的运动规律将由 Maxwell 's equations 导出：

由波动方程可知电磁场具有波动性，电磁场的能量可以转移。即脱离电荷和电流而独立存在的的电磁场总是以波动形式存在。在真空中，一切电磁波以光速（传播。

（3）时谐电磁场

在时变电磁场中，如果场源以一定的角速度随时间呈正弦（余弦）变化，则所产生的电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。因此，这种以一定角频率作时谐变化的电磁场称为时谐电磁场。时谐电磁场在工程上应用广泛。

（4）时变电磁场还可以分为以周期变化的交变电磁场以及非周期性变化的瞬变电磁场。交变电磁场在单一频率的正弦变化下，可用复数表示以简化计算，在电力技术和连续波分析中应用较多。瞬变电磁场又称脉冲电磁场，覆盖的频率很宽，介质或传输系统呈现出色散特性，往往采取频域或时序展开等方法进行研究。电场和磁场之间的关系：

变化的电场产生稳定的磁场变化的磁场产生稳定的电场电场和磁场是一起出现和消失的。打个比方来说，电场和磁场就好像一个硬币两个面，即有电场必有磁场，有磁场必有电场。运动电荷产生磁场，这一点已毫无疑问。再跟据相对性原里，即使是静止的点荷，只要另选一个相对运动的座标系为参考系，该电荷也是运动的，就也会产生磁场，以上得出：无论电荷是否运动，都会产生磁场。即——有电场一定有磁场。

那么有磁场一定有电场吗？由安培假说（已广泛证明），磁场是由运动点荷产生的，也就是挑明了磁场离不开电场，即-------------- 有磁场必然有

电场。

综上所述，有电场必然有磁场，有磁场必然有电场，二者相互依存，不可分割。