工程电磁场PPT
合集下载
工程电磁场导论课件
距离远等优点。
电磁场在医疗领域的应用
要点一
总结词
电磁场在医疗领域的应用包括核磁共振成像、微波治疗、 电磁波透视等，为疾病诊断和治疗提供了重要手段。
要点二
详细描述
核磁共振成像是一种无创的影像学检查方法，利用强磁场 和射频脉冲使人体组织中的氢原子发生共振，从而产生人 体结构的图像。微波治疗则利用特定频率的电磁波对病变 组织进行加热，达到治疗肿瘤、炎症等疾病的目的。电磁 波透视则用于观察人体内部器官的形态和功能。
时变电磁场
04
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述时变电磁场的理论基础， 包括描述电场和磁场变化的微分方程。
麦克斯韦方程组还包括安培环路定律、法拉第电 磁感应定律和洛伦兹力定律等基本物理规律。
这些方程组揭示了电磁场之间的相互依赖关系， 以及它们随时间变化的规律。
波动方程与电磁波速
01
时变电磁场中的波动方程描述了电场和磁场随时间和空间的变 化规律。
电场中的电位差与电动势
电位差
两点之间的电位之差，等于两点之间的电压。
电动势
电源内部非静电力克服静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，其方向由电源负极指向正极。
恒定磁场
03
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B 表示，单位是特斯拉（T）。
磁场强度
描述电流产生磁场能力的物理量，用 H表示，单位是安培/米（A/m）。
静电场
02
电场强度与电位
电场强度
描述电场力的矢量，其方向与电场中 某点的电场方向相同，大小等于单位 正电荷在该点所受的电场力。
电位
描述电场中某点的能量状态，其大小 与电场强度和位置有关，其定义式为 $V = int_{0}^{r}Edl$。
电磁场在医疗领域的应用
要点一
总结词
电磁场在医疗领域的应用包括核磁共振成像、微波治疗、 电磁波透视等，为疾病诊断和治疗提供了重要手段。
要点二
详细描述
核磁共振成像是一种无创的影像学检查方法，利用强磁场 和射频脉冲使人体组织中的氢原子发生共振，从而产生人 体结构的图像。微波治疗则利用特定频率的电磁波对病变 组织进行加热，达到治疗肿瘤、炎症等疾病的目的。电磁 波透视则用于观察人体内部器官的形态和功能。
时变电磁场
04
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述时变电磁场的理论基础， 包括描述电场和磁场变化的微分方程。
麦克斯韦方程组还包括安培环路定律、法拉第电 磁感应定律和洛伦兹力定律等基本物理规律。
这些方程组揭示了电磁场之间的相互依赖关系， 以及它们随时间变化的规律。
波动方程与电磁波速
01
时变电磁场中的波动方程描述了电场和磁场随时间和空间的变 化规律。
电场中的电位差与电动势
电位差
两点之间的电位之差，等于两点之间的电压。
电动势
电源内部非静电力克服静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，其方向由电源负极指向正极。
恒定磁场
03
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B 表示，单位是特斯拉（T）。
磁场强度
描述电流产生磁场能力的物理量，用 H表示，单位是安培/米（A/m）。
静电场
02
电场强度与电位
电场强度
描述电场力的矢量，其方向与电场中 某点的电场方向相同，大小等于单位 正电荷在该点所受的电场力。
电位
描述电场中某点的能量状态，其大小 与电场强度和位置有关，其定义式为 $V = int_{0}^{r}Edl$。
工程电磁场PPT
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
2020/11/12
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
教育部电子信息与电气学科教学指导委员会 基础课教学指导分委员会
《电磁场》课程教学基本要求
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
电磁学三大实验定律： 库仑定律， 安培定律， 法拉第定律。
Reaction Field
提升力
Magnetic Force
PPT文档演模板
Levitation Force (mN): Theory 45.72 Lorentz 42.04 Maxwell Str 44.60 Virt Work 44.73
工程电磁场PPT
2-D Magnetostatics (2-D静磁场)
电场强度E (V/m) － 8000 8000 200/f 200/f 67 67 67/f1/2 14 9.85f1/2 28
磁场强度H (A/m)
7000 7000/f2 900/f 0.9/f
1.13 1.13 0.17/f 0.17/f1/2 0.036 0.026f1/2 0.073
磁感应强度B (μT) 9000 9000/f2 1100/f 1.1/f 1.4 1.4 0.21/f
雷达
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电磁波暗室（无反射）
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电场脉冲模拟器
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
开阔地试验
工程电磁场PPT
磁悬浮分析
PPT文档演模板
2020/11/12
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
教育部电子信息与电气学科教学指导委员会 基础课教学指导分委员会
《电磁场》课程教学基本要求
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
电磁学三大实验定律： 库仑定律， 安培定律， 法拉第定律。
Reaction Field
提升力
Magnetic Force
PPT文档演模板
Levitation Force (mN): Theory 45.72 Lorentz 42.04 Maxwell Str 44.60 Virt Work 44.73
工程电磁场PPT
2-D Magnetostatics (2-D静磁场)
电场强度E (V/m) － 8000 8000 200/f 200/f 67 67 67/f1/2 14 9.85f1/2 28
磁场强度H (A/m)
7000 7000/f2 900/f 0.9/f
1.13 1.13 0.17/f 0.17/f1/2 0.036 0.026f1/2 0.073
磁感应强度B (μT) 9000 9000/f2 1100/f 1.1/f 1.4 1.4 0.21/f
雷达
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电磁波暗室（无反射）
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电场脉冲模拟器
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
开阔地试验
工程电磁场PPT
磁悬浮分析
华北电力大学工程电磁场ppt课件
设回路电流i从零缓慢增长到终值I，回路磁通链随之由零值缓慢增长到终值，并在载流 回路产生感应电压u，在dt内电源作功为dW = uidt，且全部转换为磁场能量储存在磁场 中，即
dWm = dW = uidt = id = iLdi (u = d/dt)
在线性媒质中，单个载流回路的磁场能量为：
Wm dW m0IiLd2 1iL2I2 1ΨI
借助磁场能量来计算磁场力。 对于恒定磁场，能量平衡方程为
dW = dgWm+Fdg
式中，dW=∑Ikdk表示电源提供的能量，dgWm为广义坐标变化dg而引起的磁场能量增量， Fdg为在dg方向上，磁场力作的功。
13
常电流系统（恒流源）
dgW mIk常 量1 2kn 1Ikd
k
1dW 2
这表明电源提供的能量一半作为磁场能量的增量，另一半作为克服磁场力的作功， 即
FdgdgWmIk常量
FdgWm
Wm
dg Ik常量 g Ik常量
14
常磁链系统：设定载流回路的磁链保持不变，k =常量，dk=0，dW=∑Ikdk=0 （外电源 不提供能量）有
FdgdgWmk常量
磁场力作功所需能量取自于系统磁场能量的减少。得
FdgWm
Wm
dgk常量 g k常量
尽管上述计算方式不同，但其值相同，即
FWm
Wm
g k常量 g k常量
15
（例3-26）：求图示电磁铁对衔铁的吸力。设铁心截面积为S，空气隙长度为l，并忽略空 气隙处边缘效应，认为气隙中磁场均匀分布。
[解]：（常磁链系统）应用虚位移法。由于铁磁材 料的相对磁导率远大于气隙，故该电磁铁系统的 磁场能量可近似认为存储在两气隙内，
工程电磁场导论ppt
−12 F/m ε = 8.85 × 10 真空中的介电常数 0
库仑定律是基本试验定律，准确性达10-9。
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
2. 电场强度 ( Electric Intensity ) ① 电场强度的定义 电场强度 E 等于单位正电荷所受的电场力F
E ( x, y, z ) =
lim
静电场 静电荷
相对观察者静止且量值不随时间 变化的电荷
返 回
上 页
下 页
第 二 章
恒定电场
1.1
电场强度
Electric Field Intensity
研究一个矢量场，首先必须研究场的基本物理 量，对于电场来说就是电场强度。 1. 电荷和电荷密度 电荷
+ -
满足电荷守恒定律
e = 1.602 × 10 − 19 C 18 1C = 6 .24 × 10 e
⋅
r − r'
r − r'
3
× (r − r ' ) = −3
r − r' r − r'
3
× (r − r ' ) = 0
∇ × E (r ) ≡ 0
返 回 上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
注意
① 矢量的旋度仍为一矢量，在直角坐标系中其表 达式为：
ex e y ez ∂ ∂ ∂ ∇×E = ∂x ∂y ∂z Ex Ey Ez ∂E y ∂Ez ∂Ex =( − )e x + ( ∂y ∂z ∂z
'
面积dS’内的元电荷 d q = σ d S ′ 面积S’内的总电荷
q =
∫ σdS ′
S′
③ 线电荷密度τ 连续分布在一个忽略面积的线形区域l’上的电荷 Δq dq ' τ ( r ) = lim = ' Δl → 0 Δ l dl '
库仑定律是基本试验定律，准确性达10-9。
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
2. 电场强度 ( Electric Intensity ) ① 电场强度的定义 电场强度 E 等于单位正电荷所受的电场力F
E ( x, y, z ) =
lim
静电场 静电荷
相对观察者静止且量值不随时间 变化的电荷
返 回
上 页
下 页
第 二 章
恒定电场
1.1
电场强度
Electric Field Intensity
研究一个矢量场，首先必须研究场的基本物理 量，对于电场来说就是电场强度。 1. 电荷和电荷密度 电荷
+ -
满足电荷守恒定律
e = 1.602 × 10 − 19 C 18 1C = 6 .24 × 10 e
⋅
r − r'
r − r'
3
× (r − r ' ) = −3
r − r' r − r'
3
× (r − r ' ) = 0
∇ × E (r ) ≡ 0
返 回 上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
注意
① 矢量的旋度仍为一矢量，在直角坐标系中其表 达式为：
ex e y ez ∂ ∂ ∂ ∇×E = ∂x ∂y ∂z Ex Ey Ez ∂E y ∂Ez ∂Ex =( − )e x + ( ∂y ∂z ∂z
'
面积dS’内的元电荷 d q = σ d S ′ 面积S’内的总电荷
q =
∫ σdS ′
S′
③ 线电荷密度τ 连续分布在一个忽略面积的线形区域l’上的电荷 Δq dq ' τ ( r ) = lim = ' Δl → 0 Δ l dl '
第二章恒定电场-工程电磁场导论-冯慈章课件
一、电源电动势与局外场强
电源是一种将其它能量转换成电能的装置； 局外力： f e
局外场强：Ee
方向由电源负极指向正 极
电源电动势： Ee dl
l
库仑场强：E
方向由电源正极指向负 极
Engineering electrical magnetic field
二、恒定电场
导电媒质中的恒定电场； 通有恒定电流的导体周围电介质或空气中的 恒定电场。
J1 J 2 J I / S E1 E2 J / p1 p2 P p1Sd , P2 p2 S 2d 1 P2 2 P 1
图2-4 平行板电容器的电场 功率的一个计算例子
2.2电源电动势与局外场强
Engineering electrical magnetic field
。 返 回 上 页 下 页
4. 元电流段的概念 元电流是元电荷dq以速度 v 运动形成的电流
C m s A m
νdV (体电流元) JdV
dq
νdS (面电流元） KdS νdl (线电流元） Idl
2.1.3 欧姆定律的微分形式 (Differential Form of Ohm’s Law)
dq I dt
2.1.2 电流密度（Current Density)
1. 电流面密度 J 体电荷 以速度 v 作匀速运动形成的电流。 电流密度 电流
J v
I J dS
S
J的大小 垂直于电流方向的平面 里，单位面积上通过 的电流强度。
A m2 J的方向与电流方向相同 ；
J2
en 2
2
1
1 J1
工程电磁场总复习PPT课件
q q R d
求得镜像电荷 q
再在球心处放置电荷 q
球面总电 量为零
球面外电荷 q 镜像电荷 q
0
球心处放置镜像电荷 q
q C 4 0 R
5
镜像法原理：以场外虚拟的集中电荷等效边界上的分布电荷
镜像电荷在被研究场域之外，不 会改变内部介质及电荷分布
保证边界 条件不变
镜像电荷
在被研究场域之外 与场源电荷平行对称 与场源电荷大小相等，方向相反
rotE 0
无旋场
L (分界面上无自由面电荷)
边界条件
D2n D1n
1
1
n
12
2
2
n
12
E1t E2t
1 12 2 12
2
折射定理
tg1 1 tg 2 2
1
高斯定理的应用------求对称电荷分布的场强分布
利用高斯定理的解题步骤：
１、对称分析；
２、选择合适的高斯面，求高斯定理等式左端的通量；求高斯定 理等式右端的面内总电荷；（要求面上场强处处相等或分片相等
17
全的电的磁合高磁综电 电磁磁通曲斯场上流场感场连线定以H所E定都B应都续。律涡述律能J定 能 性 旋：,电：产0律 产 原 的表B磁t麦生D生 理 形：明t场克磁电 式麦 ：电基斯场场产荷克 表llEH本韦。。生以斯明S方Bd第d电发韦磁ll程一场散d第场组S方的)二是S。(程S方方无J0，式程源Bt表产，场Dtd明S生表),磁传磁d电明S通电导力场电全连磁电线荷电续感(变流总和流性应化和是定原定变的理理变律闭化化
电感
L
I
单位：H（亨利） L Li L0
自感计算的一般步骤：
设 I H B Φ L ( Li , L0 ) A
工程电磁场 威廉海特 第三章 PPT
任一矢量场的法向分量在闭合面上的面积分等于它的散度在闭 合面所包围的体积内的体积分。
3.3 对称分布电荷的电场
Coaxial Transmission Line (continued)
两边相等可得：
根据电场与电通量密度之间的关系有：
3.3 对称分布电荷的电场
由于每一条从内圆柱体电荷发出的电通量线都必须终止于外圆柱 体内表面上的一个负电荷，所以外圆柱内表面的总电荷为：
可求得外圆柱内表面的电荷分布：
斯面先要了解电场分布的对称性，解决两个问题： 1. 电场随哪个坐标变量变化？ 2. D存在哪些分量？ 线电荷电场以z轴轴对称，D只有径向分量：
分量的大小仅是半径的函数：
所以可以建立一个以z轴为中心，为半径，长度为L的圆柱面。
3.3 对称分布电荷的电场
根据高斯定律:
得到: 闭合面内总电荷: 代入上式有： 最后得到：
将矢量点乘转化为标量相乘：
得到：
3.3 对称分布电荷的电场
点电荷电场
点电荷电通量密度公式： 选择半径为a的球面为闭合面，闭合面上任意一点的电通量密度为：
面积元： 矢量形式：
3.3 对称分布电荷的电场
根据高斯定律:
= =
3.3 对称分布电荷的电场
线电荷电场
研究以密度L从 z 沿z 轴均匀分布线电荷的电场，选择闭合高
3.3 对称分布电荷的电场
同轴电缆电场
同轴电缆问题与线电荷电场相似，两个圆柱面
都以z轴对称，内导体外表面的电荷面密度为S 。
闭合面选择：根据对称性， D只有径向分
量，分量的大小仅是半径的函数，所以选择长 度L 半径 （a < < b）的闭合圆柱面作为高斯
面，可得到： 高斯定律表达式左边：
3.3 对称分布电荷的电场
Coaxial Transmission Line (continued)
两边相等可得：
根据电场与电通量密度之间的关系有：
3.3 对称分布电荷的电场
由于每一条从内圆柱体电荷发出的电通量线都必须终止于外圆柱 体内表面上的一个负电荷，所以外圆柱内表面的总电荷为：
可求得外圆柱内表面的电荷分布：
斯面先要了解电场分布的对称性，解决两个问题： 1. 电场随哪个坐标变量变化？ 2. D存在哪些分量？ 线电荷电场以z轴轴对称，D只有径向分量：
分量的大小仅是半径的函数：
所以可以建立一个以z轴为中心，为半径，长度为L的圆柱面。
3.3 对称分布电荷的电场
根据高斯定律:
得到: 闭合面内总电荷: 代入上式有： 最后得到：
将矢量点乘转化为标量相乘：
得到：
3.3 对称分布电荷的电场
点电荷电场
点电荷电通量密度公式： 选择半径为a的球面为闭合面，闭合面上任意一点的电通量密度为：
面积元： 矢量形式：
3.3 对称分布电荷的电场
根据高斯定律:
= =
3.3 对称分布电荷的电场
线电荷电场
研究以密度L从 z 沿z 轴均匀分布线电荷的电场，选择闭合高
3.3 对称分布电荷的电场
同轴电缆电场
同轴电缆问题与线电荷电场相似，两个圆柱面
都以z轴对称，内导体外表面的电荷面密度为S 。
闭合面选择：根据对称性， D只有径向分
量，分量的大小仅是半径的函数，所以选择长 度L 半径 （a < < b）的闭合圆柱面作为高斯
面，可得到： 高斯定律表达式左边：
《工程电磁场》课件
《工程电磁场》ppt课件
目录
contents
绪论电磁场的基本理论工程电磁场的数值分析方法工程电磁场的实验研究工程电磁场的应用案例
01
绪论
总结词
工程电磁场的定义、重要性及与其他学科的关系
详细描述
工程电磁场是一门研究电磁场理论及其应用的学科，它在现代工程技术和科学领域中具有非常重要的地位。工程电磁场与物理学、数学、电子学、通信工程等多个学科有着密切的联系，是这些学科的重要基础之一。
详细描述
矩量法是一种用于分析电磁场中电流分布的数值分析方法。它将连续的电流分布离散化为有限个矩量，每个矩量可以用简单的函数来表示。然后通过求解这些矩量的线性方程组，得到原电流分布的近似解。矩量法在电磁场数值分析中具有广泛的应用，尤其适用于分析复杂结构的电磁散射和辐射问题。
04
工程电磁场的实验研究
在电力工业中，电磁场被广泛应用于发电、输电、配电和电机控制等领域。发电机和变压器利用电磁场将机械能转换为电能，输电线路利用电磁场传输电能，电动机利用电磁场将电能转换为机械能。
提高电力系统的稳定性和效率
通过研究和应用电磁场理论，电力工程师可以优化电力系统的设计和运行，提高电力传输的稳定性和效率，减少能源损失，降低环境污染。
详细描述
有限元法是一种广泛应用于工程电磁场数值分析的方法。它将复杂的电磁场问题分解为多个简单的子问题，通过离散化处理，将连续的求解域转化为有限个小的互连子域，每个子域可以用简单的近似函数来表示。然后通过求解这些子域的方程组，得到原问题的近似解。
一种将连续的求解域离散化为有限个离散点，并利用差分近似表示原偏微分方程的方法。
总结词
详细描述
总结词
详细描述
总结词
详细描述
目录
contents
绪论电磁场的基本理论工程电磁场的数值分析方法工程电磁场的实验研究工程电磁场的应用案例
01
绪论
总结词
工程电磁场的定义、重要性及与其他学科的关系
详细描述
工程电磁场是一门研究电磁场理论及其应用的学科，它在现代工程技术和科学领域中具有非常重要的地位。工程电磁场与物理学、数学、电子学、通信工程等多个学科有着密切的联系，是这些学科的重要基础之一。
详细描述
矩量法是一种用于分析电磁场中电流分布的数值分析方法。它将连续的电流分布离散化为有限个矩量，每个矩量可以用简单的函数来表示。然后通过求解这些矩量的线性方程组，得到原电流分布的近似解。矩量法在电磁场数值分析中具有广泛的应用，尤其适用于分析复杂结构的电磁散射和辐射问题。
04
工程电磁场的实验研究
在电力工业中，电磁场被广泛应用于发电、输电、配电和电机控制等领域。发电机和变压器利用电磁场将机械能转换为电能，输电线路利用电磁场传输电能，电动机利用电磁场将电能转换为机械能。
提高电力系统的稳定性和效率
通过研究和应用电磁场理论，电力工程师可以优化电力系统的设计和运行，提高电力传输的稳定性和效率，减少能源损失，降低环境污染。
详细描述
有限元法是一种广泛应用于工程电磁场数值分析的方法。它将复杂的电磁场问题分解为多个简单的子问题，通过离散化处理，将连续的求解域转化为有限个小的互连子域，每个子域可以用简单的近似函数来表示。然后通过求解这些子域的方程组，得到原问题的近似解。
一种将连续的求解域离散化为有限个离散点，并利用差分近似表示原偏微分方程的方法。
总结词
详细描述
总结词
详细描述
总结词
详细描述
工程电磁场王泽忠ppt
电场强度线方程
位于坐标原点的点电荷产生的电场强度线是过原点 的一族射线
正负点电荷的电场线
+
-
例2-2-1 如图所示，在位于直角坐标系坐标原点的点电荷q所产 生的静电场中，求P1 (0,0,1)到P2(0,2,0)的电位差。
解：
由电位公式直接计算，P1和P2点的电
位分别为
（5） 高斯通量定理
高斯通量定理的微分形式
即静电场中任一点上电场强度的散度等于该点的体电荷密 度与真空的介电常数之比。
高斯通量定理的积分形式
例2-3-2 如图所示，真空中，半径为A的大圆球内有一个半径为 a的小圆球，两圆球面之间部分充满体密度为ρ的电荷，小圆球 内电荷密度为零(空洞)。求小圆球(空洞)内任一点的电场强度。
解：根据叠加原理，空洞内P点的电场强度，可以看作是由充满 电荷、电荷体密度为ρ的大球和充满电荷、电荷体密度为- ρ的小 球在P共同产生的电场强度。
旋度源；
• 若矢量场处处A=0，称之为无旋场(或保守场)。
习题1-22
第二章 静电场的基本原理
1、库仑定律
2、电场强度
3、环路定律的表达形式
4、等位面和电场强度线方程
5、高斯通量定理的表达形式
6、电偶极子电位和电场与距离的关系
7、静电场中导体内和导体表面的电场特性
8、电位移矢量与电场和极化强度的关系
根据高斯通量定理 因为大球内电荷产生的电场强度为
小球内电荷产生的电场强度为
在直角坐标系中：
E [ x ex y ey z ez ]
对电场强度求旋度，可得
即电场强度的旋度为零，这是静电场环路定理的微分 形式。旋度处处为零的场称为无旋场。静电场是无旋场。
根据斯托克斯定理，有
位于坐标原点的点电荷产生的电场强度线是过原点 的一族射线
正负点电荷的电场线
+
-
例2-2-1 如图所示，在位于直角坐标系坐标原点的点电荷q所产 生的静电场中，求P1 (0,0,1)到P2(0,2,0)的电位差。
解：
由电位公式直接计算，P1和P2点的电
位分别为
（5） 高斯通量定理
高斯通量定理的微分形式
即静电场中任一点上电场强度的散度等于该点的体电荷密 度与真空的介电常数之比。
高斯通量定理的积分形式
例2-3-2 如图所示，真空中，半径为A的大圆球内有一个半径为 a的小圆球，两圆球面之间部分充满体密度为ρ的电荷，小圆球 内电荷密度为零(空洞)。求小圆球(空洞)内任一点的电场强度。
解：根据叠加原理，空洞内P点的电场强度，可以看作是由充满 电荷、电荷体密度为ρ的大球和充满电荷、电荷体密度为- ρ的小 球在P共同产生的电场强度。
旋度源；
• 若矢量场处处A=0，称之为无旋场(或保守场)。
习题1-22
第二章 静电场的基本原理
1、库仑定律
2、电场强度
3、环路定律的表达形式
4、等位面和电场强度线方程
5、高斯通量定理的表达形式
6、电偶极子电位和电场与距离的关系
7、静电场中导体内和导体表面的电场特性
8、电位移矢量与电场和极化强度的关系
根据高斯通量定理 因为大球内电荷产生的电场强度为
小球内电荷产生的电场强度为
在直角坐标系中：
E [ x ex y ey z ez ]
对电场强度求旋度，可得
即电场强度的旋度为零，这是静电场环路定理的微分 形式。旋度处处为零的场称为无旋场。静电场是无旋场。
根据斯托克斯定理，有
《工程电磁场实验》课件
实验数据处理方法需改进
现有的数据处理方法较为繁琐，未来可以尝试采用更高效的数据处 理软件或算法，提高数据处理效率。
实验内容需进一步丰富
目前实验内容相对单一，未来可以增加更多种类的电磁场实验，以 丰富实验内容。
实验拓展与展望
1 2
探索更多应用领域
电磁场实验不仅在工程领域有应用，还可以拓展 到生物医学、环保等领域，未来可以尝试在其他 领域应用电磁场实验。
《工程电磁场实验》 ppt课件
目录
• 实验课程介绍 • 电磁场基本理论 • 实验操作与演示 • 实验数据处理与分析 • 实验总结与思考
01
实验课程介绍
实验课程目标
01
掌握电磁场的基本原理和实验技能
02
培养学生对电磁场现象的观察、分析和解决问题的 能力
03
提高学生的实践能力和创新思维
实验课程内容与安排
描述了磁场在不同介质交界处的行为 ，包括磁场的切向分量和法向分量。
03
实验操作与演示
电场与电通密度实验
总结词
01
了解电场与电通密度之间的关系
实验目的
02
通过测量电场强度和电通密度，探究它们之间的关系，加深对
电场理论的理解。
实验原理
03
利用高斯定理计算电通密度，通过测量电场强度分布来验证电
通密度与电场强度的关系。
电磁场基本实验
包括电场、磁场和电磁波的测量和观察
电磁场应用实验
涉及电磁场在通信、雷达、电子对抗等领域的 应用
综合性实验
结合理论知识和实验技能，进行综合性实验设计和操作
实验课程要求
01 实验前充分准备，了解实验目的、原理和 步骤
02 严格遵守实验室安全规定，注意实验操作 安全
现有的数据处理方法较为繁琐，未来可以尝试采用更高效的数据处 理软件或算法，提高数据处理效率。
实验内容需进一步丰富
目前实验内容相对单一，未来可以增加更多种类的电磁场实验，以 丰富实验内容。
实验拓展与展望
1 2
探索更多应用领域
电磁场实验不仅在工程领域有应用，还可以拓展 到生物医学、环保等领域，未来可以尝试在其他 领域应用电磁场实验。
《工程电磁场实验》 ppt课件
目录
• 实验课程介绍 • 电磁场基本理论 • 实验操作与演示 • 实验数据处理与分析 • 实验总结与思考
01
实验课程介绍
实验课程目标
01
掌握电磁场的基本原理和实验技能
02
培养学生对电磁场现象的观察、分析和解决问题的 能力
03
提高学生的实践能力和创新思维
实验课程内容与安排
描述了磁场在不同介质交界处的行为 ，包括磁场的切向分量和法向分量。
03
实验操作与演示
电场与电通密度实验
总结词
01
了解电场与电通密度之间的关系
实验目的
02
通过测量电场强度和电通密度，探究它们之间的关系，加深对
电场理论的理解。
实验原理
03
利用高斯定理计算电通密度，通过测量电场强度分布来验证电
通密度与电场强度的关系。
电磁场基本实验
包括电场、磁场和电磁波的测量和观察
电磁场应用实验
涉及电磁场在通信、雷达、电子对抗等领域的 应用
综合性实验
结合理论知识和实验技能，进行综合性实验设计和操作
实验课程要求
01 实验前充分准备，了解实验目的、原理和 步骤
02 严格遵守实验室安全规定，注意实验操作 安全
工程电磁场ppt
H = −∇ϕ m
ϕ m = ∫ H ⋅ dl
p
Q
ϕ m —磁位
A（安培）
2. 磁位 ϕm 的性质 磁位 ϕ m 仅适合于无电流区域; 磁位 ϕ m 没有物理意义 等磁位面（线)方程为ϕ m = 常数，等磁位面（线） 与磁场强度 H 线垂直; 上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
ϕ m 是多值函数。
证明: 设 B 点为参考磁位， 则
μ0 I (b − x )2 + y 2 ln A= e 2 2 z 4π (b + x ) + y
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
两线输电线的等A 线方程为偏心圆方程
y 2 + ( x + b) 2 y 2 + ( x − b) 2 = k2 ,
( x − h) 2 + y 2 = a 2
相似
等A 线 双线输电线的磁场
磁场中有不同磁介质时，要分区域建立方程。 分界面上的衔接条件 由
⎧ H1t = H 2t ⎨ ⎩ B1n = B2 n
⎧ϕm1 = ϕm 2 ⎪ ⎨ ∂ϕm1 ∂ϕm 2 μ1 = μ2 ⎪ ∂n ∂n ⎩
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
例 解
求长直载流导线的磁位。 单根载流导线，取柱坐标
2 ϕm 1 ∂ 2 ∇ ϕm = 2 =0 2 ρ ∂φ
恒定磁场与恒定电流场的比拟
由于两种场均满足拉普拉斯方程，且边界条 件相同，所以可以磁电比拟。
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
第 二 章
恒定电场
3.5磁矢位及其边值问题
Magnetic Vector Potential and Boundary Value Problem
ϕ m = ∫ H ⋅ dl
p
Q
ϕ m —磁位
A（安培）
2. 磁位 ϕm 的性质 磁位 ϕ m 仅适合于无电流区域; 磁位 ϕ m 没有物理意义 等磁位面（线)方程为ϕ m = 常数，等磁位面（线） 与磁场强度 H 线垂直; 上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
ϕ m 是多值函数。
证明: 设 B 点为参考磁位， 则
μ0 I (b − x )2 + y 2 ln A= e 2 2 z 4π (b + x ) + y
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
两线输电线的等A 线方程为偏心圆方程
y 2 + ( x + b) 2 y 2 + ( x − b) 2 = k2 ,
( x − h) 2 + y 2 = a 2
相似
等A 线 双线输电线的磁场
磁场中有不同磁介质时，要分区域建立方程。 分界面上的衔接条件 由
⎧ H1t = H 2t ⎨ ⎩ B1n = B2 n
⎧ϕm1 = ϕm 2 ⎪ ⎨ ∂ϕm1 ∂ϕm 2 μ1 = μ2 ⎪ ∂n ∂n ⎩
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
例 解
求长直载流导线的磁位。 单根载流导线，取柱坐标
2 ϕm 1 ∂ 2 ∇ ϕm = 2 =0 2 ρ ∂φ
恒定磁场与恒定电流场的比拟
由于两种场均满足拉普拉斯方程，且边界条 件相同，所以可以磁电比拟。
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
第 二 章
恒定电场
3.5磁矢位及其边值问题
Magnetic Vector Potential and Boundary Value Problem
工程电磁场基础1-PPT课件
参考书目
1《 工程电磁场》 王泽忠, 全玉生, 卢斌先编著，清 华大学出版社 2《工程电磁场基础》孙敏主编，科学出版社
超星数字图书馆，网址：202.118.72.18 sslibrary/ (80万册图书试用) 方正Apabi数字图书馆，网址：202.118.72.3
第一章 矢量分析与场论基础
矢量运算的有关公式 场的基本概念 标量场的等值面方程和矢量场的矢量线方程 源点和场点的基本概念及其相互关系 梯度的定义
定义了场量的空间点称为场点。在直角坐标系中，场点 Ｍ 可以由它的三个坐标ｘ， ｙ，ｚ确定。因此，一个标量场和一个矢量场可分别用坐标的标量函数和矢量函数表 示，即
其中，矢量函数Ａ（Ｍ）的坐标表示式可写成上式。式中，函数Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ分别 为矢量函数Ａ 在直角坐标系中三个坐标轴上的投影，为三个标量函数；ｅｘ，ｅｙ， ｅｚ分别为ｘ，ｙ，ｚ轴正方向的单位矢量。
α ，β ，γ 分别为矢量Ａ 与三个坐标轴正方向之间的夹角，称为方向角。ｃｏｓα ， ｃｏｓβ ，ｃｏｓγ 称为方向余弦。根据矢量与其分量 之间 的 关 系，矢 量 函数 Ａ （Ｍ）可写成
如果场中的物理量不仅与点 的空间位置有关，而且随时 间变化，则称这种场为时变 场；反之，若场中的物理量 仅与空间位置有关而不随时 间变化，则称这种场为恒定 场。
（６）矢量的混合积
２．矢量函数的微分公式
３．矢量函数的积分公式
式中，Ｂx(t)，By(t)，Bz(t)分别是 Ax(t),Ay(t),Az(t)的原函数；Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ 是任意常数
1.2 场的基本概念和可视化 1 场的概念 在自然界中，许多问题是定义在确定空间区域上的，在该 区域上每一点都有确定的量与之对应，我们称在该区域上定 义了一个场。 如电荷在其周围空间激发的电场，电流在周围空间激发的 磁场等。如果这个量是标量我们称该场为标量场；如果这个 量是矢量，则称该场为矢量场。如果场与时间无关，称为静 态场，反之为时变场。从数学上看，场是定义在空间区域上 的函数。如果空间中的每一点都对应着某个物理量的一个确 定的值，我们就说在这空间里确定了该物理量的场。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三峡大学电气与新能源学院
35
工程电磁场
0.2
工程电磁场课学些什么内容
三峡大学电气与新能源学院
36
工程电磁场
数学工具：矢量分析与场论
基本原理： 专题讨论： 电磁场的能量 电磁波 电路参数计算 电磁场的工程应用 实验： 仿真实验 实物实验
37
静电场的基本原理
恒定电场的基本原理
恒定磁场的基本原理
时变电磁场的基本原理 分析计算方法： 镜像法、分离变量 有限元法
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
1
工程电磁场
0 引 言
三峡大学电气与新能源学院
2
工程电磁场
教育部电子信息与电气学科教学指导委员会 基础课教学指导分委员会
《电磁场》课程教学基本要求
三峡大学电气与新能源学院
3
工程电磁场
0.1
为什么要学工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
4
工程电磁场
电磁学三大实验定律： 库仑定律， 安培定律， 法拉第定律。
三峡大学电气与新能源学院
14
工程电磁场
水轮发电机
三峡大学电气与新能源学院
15
工程电磁场
变压器
三峡大学电气与新能源学院
16
工程电磁场
变电站
三峡大学电气与新能源学院
17
工程电磁场
雷达
三峡大学电气与新能源学院
18
工程电磁场
电磁波暗室（无反射）
三峡大学电气与新能源学院
19
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
三峡大学电气与新能源学院
5
工程电磁场
麦克斯韦的贡献：
位移电流假设和理论总结
赫兹的贡献：
位移电流假设验证，电磁波
三峡大学电气与新能源学院
6
工程电磁场
位移电流假设
麦克斯韦 电磁场方程组
电磁学三大实验定律
库仑定律 库仑定律
安培定律
三峡大学电气与新能源学院
法拉第定律
7
工程电磁场
电磁学与电磁场 电路理论与电磁场 工程电磁场 面向工程的教学体系 基本方程 微分形式
三峡大学电气与新能源学院
49
频率范围
<1Hz 电场强度E (V/m) － 磁场强度H (A/m) 7000 磁感应强度B (μT) 9000
1Hz -8Hz
8Hz -25Hz 0.025kHz-0.8kHz 0.8kHz -3kHz 3kHz -150kHz 0.15MHz -1MHz 1MHz -23MHz 23MHz -2500MHz 2.5GHz -10GHz 10GHz -300GHz
实验定律——基本原理——边值问题——数值计算 场的性质——场的分布规律
场源
三峡大学电气与新能源学院
媒质
8
工程 应用
工程电磁场
电磁理论 电磁学
电磁场
电磁场与电磁波
工程电磁场
电动力学
三峡大学电气与新能源学院
9
工程电磁场
电气工程及其自动化专业规范 电气工程及其自动化专业认证标准 学科基础课： 电路理论 工程电磁场 模拟电子技术 数字电子技术 微机原理与应用 计算机语言与程序设计 信号分析与处理 自动控制原理 专业基础课： 电机学
三峡大学电气与新能源学院
25
工程电磁场
2-D Magnetostatics (2-D静磁场)
三峡大学电气与新能源学院
26
工程电磁场
绝缘子电位分布图
三峡大学电气与新能源学院
27
工程电磁场
绝缘子电场强度分布图
三峡大学电气与新能源学院
28
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
29
工程电磁场
±800kV换流阀屏蔽罩表面电场计算
状态1—边界元结果左右
P30 三峡大学电气与新能源学院
30
工程电磁场
波导电磁场场分布
三峡大学电气与新能源学院
31
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
32
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
33
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
34
工程电磁场
表4 时变电场和磁场的公众暴露导出限值(rms值)
8000
8000 200/f 200/f 67 67 67/f1/2 14 9.85f1/2 28
7000/f2
900/f 0.9/f 1.13 1.13 0.17/f 0.17/f1/2 0.036 0.026f1/2 0.073
9000/f2
1100/f 1.1/f 1.4 1.4 0.21/f 0.21/f1/2 0.044 0.028f1/2 0.088
三峡大学电气与新能源学院
工程电磁场
0.3
怎样学好工程电磁场课
三峡大学电气与新能源学院
38
工程电磁场
1、认真听课，积极答问。
2、死记硬背，毫无意义。
3、梳理思路，总结经验。
4、开阔眼界，扩展知识。 5、适量练习，熟练掌握。 6、重视数学，终身受益。
考试形式：闭卷
三峡大学电气与新能源学院
39
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
44
工程电磁场
雷银照《电磁场》
三峡大学电气与新能源学院
45
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
46
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
47
工程电磁场
刘鹏程主编《工程电磁场简明手册》
三峡大学电气与新能源学院
48
工程电磁场
第1章 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 第2章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 第3章 3.1 3.2 3.3 3.4 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 件 4.8 矢量分析与场论基础 矢量分析公式 场的基本概念与可视化 标量场的方向导数和梯度 矢量场的通量和散度 矢量场的环量和旋度 哈米尔顿算子 常用坐标系中的有关公式 静电场的基本原理 库仑定律与电场强度 电位与静电场的环路定理 高斯通量定理 电偶极子 导体和电介质 电位移矢量 静电场的基本方程与分界面衔接条件 静电场的边值问题 恒定电场的基本原理 电流与电流密度 恒定电场的基本方程 导电媒质分界面衔接条件 恒定电流场的边值问题 恒定磁场的基本原理 安培定律与磁感应强度 矢量磁位与磁通连续性定理 安培环路定理 磁偶极子 磁媒质 磁场强度 恒定磁场的基本方程与分界面衔接条 恒定磁场的边值问题 第5章 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 第6章 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 第7章 7.1 7.2 7.3 7.4 第8章 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 时变电磁场的基本原理 第9章 平面电磁波 法拉第电磁感应定律 9.1 理想介质中的均匀平面波 全电流定律 9.2 电磁波的极化 电磁场的基本方程组 9.3 导电媒质中的均匀平面波 动态位 9.4 垂直入射平面电磁波的反射与透射 达朗贝尔方程的解 9.5 导体中的涡流集肤效应和电磁屏蔽 辐射 第10章 电路参数的计算原理 准静态电磁场的边值问题 10.1 电容的计算原理 电磁场边值问题的解析方法 10.2 电导与电阻的计算原理 一维泊松方程的解析积分解法 10.3 电感的计算原理 拉普拉斯方程的分离变量法 10.4 交流阻抗参数的计算原理 静电场的镜像法 第11章 电气工程中的电磁场问题 静电场的电轴法 11.1 变压器的磁场 恒定磁场的镜像法 11.2 电机的磁场 电磁场边值问题的数值方法 11.3 绝缘子的电场 加权余量原理 11.4 三相架空输电线路工频电磁环境 插值法构造近似函数 11.5 三相架空输电线电容参数计算 二维泊松方程的有限元法 11.6 三相架空输电线电感参数计算 边界元法 电磁场的能量和力 静电场的能量 恒定电场的能量 恒定磁场的能量 时变电磁场的能量 电磁力与虚位移法
电力电子技术基础
电力系统基础
三峡大学电气与新能源学院
10
工程电磁场
应用背景 电力系统 通信系统 电磁兼容 电气工程 信息工程 生物电磁学
民用
军工
11
三峡大学电气与新能源学院
工程电磁场
地磁场、太阳耀斑、磁暴
三峡大学电气与新能源学院
12
工程电磁场
雷电
三峡大学电气与新能源学院
13
工程电磁场
汽轮发电机
20
工程电磁场
三峡大学电气与新能源学院
21
工程电磁场
电场脉冲模拟器
三峡大学电气与新能源学院
22
工程电磁场
开阔地试验
三峡大学电气与新能源学院
23
工程电磁场 磁悬浮分析
For 1 cm levitation: Drive: Current 1320 A Freq 400 kHz Radius 1.0 cm Wire 0.89 mm Diameter 1 cm Mass 4.66 g
Coil:
Copper Ball:
Ref: W.Brisley & B. S. Thornton: Brit. J. Appl. Phys., v.14, p.682, 1962 三峡大学电气与新能源学院
24
工程电磁场 提升力
Reaction Field Magnetic Force
Levitation Force (mN): Theory 45.72 Lorentz 42.04 Maxwell Str 44.60 Virt Work 44.73
0.4
参考书
三峡大学电气与新能源学院
40
工程电磁场
王泽忠、全玉生、卢斌先编著《工程电磁场》
三峡大学电气与新能源学院