北京理工大学电磁场Ch.1

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北京理工大学信息与电子学院2016复试名单

北京理工大学信息与电子学院2016复试名单

研究方向
信号与信息处理 目标探测与识别 信号与信息处理 目标探测与识别 信号与信息处理 目标探测与识别 信号与信息处理 目标探测与识别 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统 通信与信息系统
考生编号
100076000006264 100076000006212 100076000002565 100076000006274 100076000000694 100076000002572 100076000006253 100076000000715 100076000000696 100076000000740 100076000006315 100076000000725 100076000008937 100076000008908 100076000008902 100076000008954 100076000008971 1000760李业晨 唐琪 王炜鹏 柯懂湘 袁晓筱 韩文轩 胡倩倩 廖安文 张艳楠 王玥 许芳杰 孙静 张文龙 王兵
专业名称
信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 信息与通信工程 电子与通信工程 电子与通信工程 电子与通信工程 电子与通信工程 电子与通信工程 电子与通信工程 第 7 页,共 12 页
姓名
熊威博 张鑫宇 鲁艺 孙敬雲 岳海涛 王营利 李东方 张帅林 战永超 岳靓 赵政 杨明 章政文 詹泽言 陈长凯 靳邵云 谭欣荣 安旭溟
专业名称

聚偏氟乙烯基电磁屏蔽材料研究进展

聚偏氟乙烯基电磁屏蔽材料研究进展

广 东 化 工 2021年第16期· 106· 第48卷总第450期聚偏氟乙烯基电磁屏蔽材料研究进展郭冰之*,梁见莹(北京理工大学珠海学院材料与环境学院,广东珠海519088)[摘 要]聚偏氟乙烯具有优良的热电、铁电和压电性能,并具有良好的柔韧性、耐腐蚀性和高强度等特点,是制备新型电磁屏蔽材料的良好基体,本文阐述了电磁屏蔽材料的屏蔽原理,并重点讨论了各种金属材料,碳系材料(包括石墨烯,碳纳米管,炭黑等),新型复合型材料等填料在聚偏氟乙烯基电磁屏蔽材料中的最新研究成果,并展望了其未来发展方向。

[关键词]聚偏氟乙烯;电磁屏蔽;复合材料;屏蔽效能;电磁辐射[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)16-0106-03Research Progress of Polyvinylidene Fluoride Electromagnetic Shielding MaterialsGuo Bingzhi *,Liang Jianying(School of Materials and Environment,Beijing Institute of Technology, Zhuhai 519088, China)Abstract: Polyvinylidene fluoride has excellent thermoelectric, ferroelectric and piezoelectric properties, good flexibility, corrosion resistance and high strength. It is a good matrix for preparing new electromagnetic shielding materials. This paper expounded the shielding principle of electromagnetic shielding materials, and briefly described the latest research of fillers such as metal materials, carbon materials(including graphene, carbon nanotubes, carbon black, etc.) and new composite materials in polyvinylidene fluoride electromagnetic shielding materials ,and its development direction was also prospected.Keywords: polyvinylidene fluoride ;electromagnetic shielding ;composite ;shielding effectiveness ;electromagnetic radiation随着5G 时代的到来,蓬勃发展的无线通信技术和便携式智能电子设备的普遍使用极大地促进了人民生活水平的提高,然而,由此带来的电磁辐射污染问题也日益凸显[1-4]。

北工大 电磁场理论选填答案

北工大 电磁场理论选填答案

第二章电磁场基本规律一 选择题:1.所谓点电荷是指可以忽略掉电荷本身的( C )A .质量B .重量C .体积D .面积2.电流密度的单位为( B )A .安/米3B .安/米2C .安/米D .安3.体电流密度等于体电荷密度乘以( C )A .面积B .体积C .速度D .时间4.单位时间内通过某面积S 的电荷量,定义为穿过该面积的( B )。

A .通量B .电流C .电阻D .环流5.静电场中两点电荷之间的作用力与它们之间的距离( C )A .成正比B .平方成正比C .平方成反比D .成反比6.电场强度的方向与正试验电荷的受力方向( A )A .相同B .相反C .不确定D .无关7.两点电荷所带电量大小不等,放在同一电场中,则电量大者所受作用力( A) A .更大 B .更小C .与电量小者相等D .大小不定8.静电场中试验电荷受到的作用力与试验电荷电量成( A )关系。

A.正比B.反比C.平方D.平方根9.在静电场中,已知D 矢量,求电荷密度的公式是( B )A .ρ=∇×DB .ρ=∇·DC .ρ=∇D D .ρ=∇2D10.相同场源条件下,均匀电介质中的电场强度值为真空中电场强度值的( D)A .ε倍B .εr 倍C .倍ε1D .倍r1ε11.导体在静电平衡下,其内部电场强度( B )A.为常数B.为零C.不为零D.不确定12.真空中介电常数的数值为( D )A.8.85×10-9F/mB.8.85×10-10F/mC.8.85×10-11F/mD.8.85×10-12F/m13.极化强度与电场强度成正比的电介质称为( C )介质。

A.均匀B.各向同性C.线性D.可极化14. 静电场中以D表示的高斯通量定理,其积分式中的总电荷应该是包括( C )。

A. 整个场域中的自由电荷B. 整个场域中的自由电荷和极化电荷C. 仅由闭合面所包的自由电荷D. 仅由闭合面所包的自由电荷和极化电荷15.电位移矢量D=0εE+P,在真空中P值为( D )A.正B.负C.不确定D.零16.真空中电极化强度矢量P为( D )。

北理电磁实验报告(3篇)

北理电磁实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解电磁场的基本概念和性质。

2. 掌握电磁场的基本测量方法。

3. 分析电磁场在不同介质中的传播特性。

4. 熟悉电磁场实验设备的操作。

二、实验原理电磁场是电场和磁场的总称,它们在空间中以波的形式传播。

本实验通过搭建电磁场实验平台,观察和分析电磁场在不同介质中的传播特性,以及电磁场与电荷、电流的相互作用。

三、实验器材1. 电磁场实验平台2. 电磁场发生器3. 电磁场传感器4. 信号发生器5. 示波器6. 测量仪器(如:电流表、电压表、频率计等)7. 实验用线、连接器等四、实验内容1. 电磁场基本性质观察(1)搭建电磁场实验平台,观察电磁场在不同介质中的传播特性。

(2)通过电磁场发生器产生电磁波,观察电磁波在空气、水、金属等介质中的传播情况。

2. 电磁场测量(1)利用电磁场传感器测量电磁场强度。

(2)通过信号发生器产生已知频率和强度的电磁波,与传感器测量结果进行对比。

3. 电磁场与电荷、电流的相互作用(1)观察电磁场对电荷的作用,如电场力、洛伦兹力等。

(2)观察电磁场对电流的作用,如安培力、法拉第电磁感应等。

4. 电磁场实验设备操作(1)学习电磁场实验平台各部分的功能和操作方法。

(2)掌握电磁场传感器、信号发生器、示波器等仪器的使用方法。

五、实验步骤1. 搭建电磁场实验平台,连接好各部分仪器。

2. 观察电磁场在不同介质中的传播特性,记录实验数据。

3. 利用电磁场传感器测量电磁场强度,与信号发生器产生的电磁波强度进行对比。

4. 观察电磁场对电荷和电流的作用,记录实验数据。

5. 学习电磁场实验设备操作,熟悉各仪器使用方法。

六、实验结果与分析1. 电磁场在不同介质中的传播特性:电磁波在空气中传播速度最快,在水、金属等介质中传播速度较慢。

2. 电磁场强度测量:通过传感器测量得到的电磁场强度与信号发生器产生的电磁波强度基本一致。

3. 电磁场与电荷、电流的相互作用:电磁场对电荷的作用表现为电场力,对电流的作用表现为安培力。

大学物理电磁学

大学物理电磁学

大学物理电磁学电磁学是物理学的一个重要分支,它研究的对象是电磁运动及其所引起的各种现象最基本的规律。

电磁学的发展不仅与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系,而且也是电工学、无线电电子学、电子计算机技术以及其他新科学、新技术发展的基础。

这里我们着重从场的观点阐述静电场和稳恒磁场的基本概念、基本规律和基本定理,揭示电磁感应现象的物理本质,最后介绍电磁场理论的初步知识。

通过课程学习,学生掌握电场、磁场、电磁感应的基本规律和基本现象,特别是电磁场的基本定律定理,包括库仑定律、静电场的高斯定理、静电场的环路定理、安培定律、磁场的高斯定理及安培环路定理、电磁感应定律等,并利用这些定理定律分析和解决电磁学中的一些问题。

讲师介绍胡海云北京理工大学物理学院教授英国谢菲尔德大学博士,现为物理学院教授,大学物理教学与实验中心主任,物理学院副院长,全国物理力学专业委员会委员。

在《中国大学教学》、《大学物理》等刊物及国内外教学会议上已发表教研论文20余篇;在Physics Letters A、Materials Science、Applied Surface Sciene等刊物和国际学术会议上已发表学术论文30余篇。

曾被评为北京教育先锋管理育人先进个人(2011年),荣获北京市高等学校教学名师奖(2012年),北京高校青年教师教学基本功比赛优秀指导教师奖(2013年),北京市教育教学成果二等奖(2009年),主讲的《大学物理》课被评为北京市精品课(2008年),主编教材《大学物理》被评为北京高等教育精品教材(2011年)。

吴晓莉北京理工大学物理学院副教授北京理工大学博士,现为物理学院副教授。

曾获北京理工大学第六届青年教师教学基本功比赛一等奖(2008年),北京市教育教学成果二等奖(2009年),北京理工大学第五届T-more优秀教师奖(2010年);主讲的《大学物理》课程被评为北京市精品课(2008年),参编专著《原子结构与光谱》获国防工业出版社优秀图书(2008年),参编教材《大学物理》被评为北京高等教育精品教材(2011年)。

电磁场与微波技术排名

电磁场与微波技术排名

080904 电磁场与微波技术北京大学--信息科学技术学院-- 电磁场与微波技术北京航空航天大学--电子信息工程学院-- 电磁场与微波技术北京交通大学--电子信息工程学院-- 电磁场与微波技术磁场与微波技术北京邮电大学--电信工程学院-- 电磁场与微波技术北京邮电大学--电子工程学院-- 电磁场与微波技术北京邮电大学--通信网络技术综合技术研究所-- 电磁场与微波技术北京邮电大学--理学院-- 电磁场与微波技术北京邮电大学--网络教育学院-- 电磁场与微波技术南开大学--信息技术科学学院-- 电磁场与微波技术中国传媒大学--信息工程学院-- 电磁场与微波技术华北电力大学--电气与电子工程学院-- 电磁场与微波技术燕山大学--电气工程学院-- 电磁场与微波技术华北电力大学(保定)--电力工程系-- 电磁场与微波技术吉林大学--电子科学与工程学院-- 电磁场与微波技术长春理工大学--电子信息工程学院-- 电磁场与微波技术哈尔滨工业大学--电子与信息技术研究院-- 电磁场与微波技术哈尔滨工程大学--信息与通信工程学院-- 电磁场与微波技术复旦大学--信息科学与工程学院-- 电磁场与微波技术中国科学技术大学--信息学院电子科学与技术系-- 电磁场与微波技术武汉大学--电子信息学院-- 电磁场与微波技术华东师范大学--电子科学技术系-- 电磁场与微波技术上海大学--通信与信息工程学院-- 电磁场与微波技术上海海事大学--基础部-- 电磁场与微波技术上海交通大学--电子信息与电气工程学院-- 电磁场与微波技术场与微波技术合肥工业大学--电气与自动化学院-- 电磁场与微波技术厦门大学--物理系-- 电磁场与微波技术厦门大学--电子工程系-- 电磁场与微波技术华南理工大学--电子与信息学院-- 电磁场与微波技术华南师范大学--电子科学与技术-- 电磁场与微波技术郑州大学--信息工程学院-- 电磁场与微波技术中国电波传播研究所--专业列表-- 电磁场与微波技术华中科技大学--电子与信息工程系-- 电磁场与微波技术武汉邮电科学研究院--武汉邮电科学研究院-- 电磁场与微波技术中南大学--物理科学与技术学院(物理学院)-- 电磁场与微波技术中南大学--信息科学与工程学院(信息学院)-- 电磁场与微波技术山东大学--信息科学与工程学院-- 电磁场与微波技术电子科技大学--光电信息学院-- 电磁场与微波技术四川大学--电子信息学院-- 电磁场与微波技术西南交通大学--理学院-- 电磁场与微波技术重庆邮电学院--光电工程学院-- 电磁场与微波技术兰州交通大学--自动化与电气工程学院-- 电磁场与微波技术西安电子科技大学--电子工程学院-- 电磁场与微波技术西安交通大学--电子与信息工程学院-- 电磁场与微波技术西北工业大学--电子信息学院-- 电磁场与微波技术华中师范大学--物理科学与技术学院-- 电磁场与微波技术东南大学--信息科学与工程学院-- 电磁场与微波技术南京大学--电子科学与工程系-- 电磁场与微波技术南京航天航空大学--信息科学与技术学院-- 电磁场与微波技术南京理工大学--电光学院-- 电磁场与微波技术南京邮电学院--通信与信息系统-- 电磁场与微波技术杭州电子科技大学--电子信息学院-- 电磁场与微波技术浙江大学--信息科学与工程学院-- 电磁浙江大学--科学技术研究院-- 电磁场与微波技术河北工业大学--信息工程学院-- 电磁场与微波技术邮电科学研究院--武汉邮电科学研究院-- 电磁场与微波技术。

2020北京理工大学集成电路工程考研专业课大纲、参考书、真题答题方法

2020北京理工大学集成电路工程考研专业课大纲、参考书、真题答题方法

2020北京理⼯⼤学集成电路⼯程考研专业课⼤纲、参考书、真题答题⽅法887 电⼦科学与技术基础1.考试内容(1)电⼦技术基础部分主要包括⼆极管、三极管的结构、特性及主要参数;掌握饱和、放⼤、截⽌的基本概念和条件。

晶体管放⼤电路的组成和⼯作原理。

掌握图解分析法和等效模型分析法。

掌握放⼤电路的三种组态及性能特点。

电路的三种耦合⽅式及特点。

反馈的基本概念:正、负反馈;电压、电流、串联、并联负反馈;掌握反馈类型和极性判断,引⼊负反馈对放⼤性能的影响。

⽐例、加减、微积分线性运算电路。

⼀般了解对数、指数运算电路的⼯作原理及⼀阶、⼆阶有源滤波器的电路组成、频率特性。

了解产⽣⾃激振荡的条件。

掌握电压⽐较器,⽤电压⽐较器组成的⾮正弦发⽣电路。

掌握逻辑代数的基本公式、基本规则;逻辑代数的表⽰⽅法及相互转换。

掌握各种门的逻辑符号、功能、特点、使⽤⽅法。

正确理解TTL门和CMOS门电路的结构、⼯作原理。

(2)电磁场理论部分)电磁场理论部分主要考察考⽣对电磁理论基本内容的理解和掌握程度,以及灵活应⽤知识的能⼒。

试卷命题对⼤纲内容有覆盖性和⼴泛性,题型主要包括概念题、计算题和证明推导题。

应掌握的基本内容为:⽮量分析:三种常⽤坐标系内的梯度、散度和旋度的运算、⼏种重要⽮量场的定义和性质;静电场:库仑定律、电场与电场强度、⾼斯定律、静电场的环路定律、电位和电位差、电位的泊松⽅程和拉普拉斯⽅程、电偶极⼦、电介质中的静电场、静电场中的导体、电场能量与静电⼒;恒定电场和电流:恒定电流场的基本定律、欧姆定律和焦⽿定律、恒定电流场的边界条件、恒定电流场与静电场的类⽐;恒定磁场:安培磁⼒定律和毕奥---沙伐定律、恒定磁场的基本定律、⽮量磁位和标量磁位、磁偶极⼦、磁介质中恒定磁场基本定律、磁介质的边界条件;静态场的边值问题:拉普拉斯⽅程的分离变量法、镜象法、有限差分法;电磁感应:法拉第电磁感应定律、电感、磁场的能量;时变电磁场:位移电流和推⼴的安培回路定律、麦克斯韦⽅程组、正弦电磁场、媒质的⾊散与损耗、坡印廷定理、电磁场的波动⽅程、标量位和⽮量位、时变电磁场的边界条件;平⾯电磁波:理想介质中的均匀平⾯电磁波、电磁波的极化、有耗媒质中的均匀平⾯电磁波、理想媒质界⾯上电磁波的反射和折射、全折射和全反射;导⾏电磁波:矩形波导管中的电磁波、TE10模电磁波、波导中的能量传输与损耗、传输线上的TEM波、谐振腔;电磁波辐射:赫芝偶极⼦辐射、磁偶极⼦天线的辐射、线天线、天线的⽅向性系数和增益。

北京理工大学高分子物理作业题及答案

北京理工大学高分子物理作业题及答案

高分子物理第一、二章作业1、名词解释(1) 高分子链的近程结构与远程结构(2) 高分子链的构型与构象(3) 高分子链的柔性与刚性(4) 自由结合链、自由旋转链与等效自由结合链(5) 均方末端距与均方回转半径(6) 相对粘度、增比粘度、比浓粘度与特性粘度(7) 分子量的多分散性与多分散性系数(8) 数均分子量、重均分子量与粘均分子量2、比较下列聚合物(写出名称与缩写)分子链柔性的大小,阐述理由。

CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 3CN Cl nn n n Cl CH 2 CH CH 2 C Cl n Cl CH 2 C CH CH 2Cl n n Cl CH 2 C CH CH 2n CH 2 CH CH CH 2CH CH n C (CH 2)4 C O CH 2 CH 2 O O O C O CH 2 CH 2 O CO Onn CO O C CH 3OCH 3n (1)(2)(3)(4)3、将分子量分别为105和104的同种聚合物的两个级分混合时,试求:10g 分子量为104的级分与1g 分子量为105的级分相混合时,计算n M 、w M 、z M 。

4、聚苯乙烯-甲苯溶液在25℃时测得不同浓度的渗透压为:Cx103(g/cm 3) 1.55 2.56 2.93 3.80 5.38 7.80 8.68π (g/cm 3) 0.16 0.28 0.32 0.47 0.77 1.36 1.60 试求聚苯乙烯的Mn 和该溶液的A 2、χ1值(ρ1=0.862g/cm 3,ρ2=1.054g/cm 3)。

5、某种高分子溶液体系的Mark-Houwink 参数K 和α值分别为3.0x10-2和0.7,如果溶液的浓度为2.5x10-3g/ml ,在粘度计中的流过时间为145秒,溶剂流过的时间为100秒,试估算该试样的分子量。

6、某一聚合物的水溶液中含有水10mol ,聚合物0.1mol ,在100℃、1atm 下其蒸汽压为5.065x103Pa 。

北工大_电磁场理论选填答案

北工大_电磁场理论选填答案

第二章电磁场根本规律一 选择题: 1.所谓点电荷是指可以忽略掉电荷本身的〔 C 〕A .质量B .重量C .体积D .面积2.电流密度的单位为〔 B 〕A .安/米3B .安/米2C .安/米D .安3.体电流密度等于体电荷密度乘以〔 C 〕A .面积B .体积C .速度D .时间4.单位时间通过某面积S 的电荷量,定义为穿过该面积的〔 B 〕。

A .通量B .电流C .电阻D .环流5.静电场中两点电荷之间的作用力与它们之间的距离〔 C 〕A .成正比B .平方成正比C .平方成反比D .成反比6.电场强度的方向与正试验电荷的受力方向〔 A 〕A .一样B .相反C .不确定D .无关7.两点电荷所带电量大小不等,放在同一电场中,那么电量大者所受作用力〔A 〕A .更大B .更小C .与电量小者相等D .大小不定8.静电场中试验电荷受到的作用力与试验电荷电量成( A )关系。

A.正比B.反比C.平方D.平方根9.在静电场中,D 矢量,求电荷密度的公式是〔 B 〕A .ρ=×DB .ρ=·DC .ρ=D D .ρ=2D10.一样场源条件下,均匀电介质中的电场强度值为真空中电场强度值的〔 D〕 A .ε倍 B .εr 倍C .倍ε1D .倍r1ε11.导体在静电平衡下,其部电场强度( B )A.为常数B.为零C.不为零D.不确定12.真空中介电常数的数值为( D )×10-9×10-10F/m×10-11×10-12F/m13.极化强度与电场强度成正比的电介质称为( C )介质。

A.均匀B.各向同性C.线性D.可极化14. 静电场中以D表示的高斯通量定理,其积分式中的总电荷应该是包括( C )。

A. 整个场域中的自由电荷B. 整个场域中的自由电荷和极化电荷C. 仅由闭合面所包的自由电荷D. 仅由闭合面所包的自由电荷和极化电荷15.电位移矢量D=0 E+P,在真空中P值为〔 D 〕A.正B.负C.不确定D.零16.真空中电极化强度矢量P为〔 D 〕。

电磁场的相对论变换

电磁场的相对论变换

电磁场的相对论变换电磁场的相对论变换摘要:该文章我们从实验事实出发导出洛伦兹变换,接着讨论相对论的时空性质,然后研究物理规律协变性的数学形式。

在此基础上根据相对性原理,我们把描述电磁规律的麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式写成协变形式,并导出电磁场的变换关系。

最后介绍运动带电粒子激发的电磁场。

关键词:洛伦兹变换、协变性、相对性原理目录引言 (1)1 爱因斯坦的基本假设 (2)1.1伽利略变换 (2)1.2伽利略相对性原理 (3)1.3爱因斯坦的选择 (3)2 相对论力学的若干结论 (3)2.1洛伦兹变换 (4)2.2四维速度 (4)2.3四维动量 (5)3电磁规律的协变性和电荷不变性 (5)4电磁场的变换 (7)4.1电磁场的变换公式 (7)4.2运动点电荷的电场 (9)4.3运动点电荷的磁场 (12)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (18)引言现代科学技术发展迅速,经典电磁场理论的应用已深入到许多领域中去,要了解在这些领域中如何应用电磁场的基本原理来解决各种实际问题还需要进一步学习进一步有关的知识。

本文就几个关系比较密切的发面作以简单的初步介绍,目的在于对电磁场理论的发展和应用有所了解,同时也有助于对已学过的知识加深认识,并为进一步学习创造条件。

麦克斯韦的电磁场理论和相对论的发展有密切关系,麦克斯韦提出的电磁理论和当时经典力学的时空概念不适合。

这是19世纪后期物理学者讨论和研究的重要问题之一。

爱因斯坦提出狭义相对论后问题才得到澄清。

麦克斯韦的电磁理论和狭义相对论基本原理是一致的,学习相对论有助于深化对电磁场理论的了解。

借助相对论可是我们知道,磁现象的出现是电荷的相对运动的结果,从而获得对电和磁的统一性的进一步认识。

1 爱因斯坦的基本假设1.1 伽利略变换在两个惯性参考系K 和 'K 上各取一个固定的坐标系oxyz 和''''z y x o 。

为了方便,假设两个坐标系的对应坐标轴互相平行,同时设'K 和K 以速度v 沿x 轴的正方向运动,并且在t='t 时两坐标系的原点o 和'o 重合。

北京理工大学 磁学课件

北京理工大学 磁学课件

B Due to a Current in a Solenoid. μ0 R2dI μ0 R2nIdl dB = = 解:dI = nIdl 3 2r 2r 3
L
R
l = R cot θ
2
R dl = − dθ 2 sin θ
实验载流线圈: 1)几何限度小,面积小,在线圈范围内磁场性质处处相同, I 2) 电流小,不影响原来的磁场。
m 定义载流线圈的磁矩:
ˆ n
m = Id S
大小:= dS = dS
ˆ n
dS
方向:即法线方向, 与电流的方向成右手螺旋关系。 16
载流线圈在磁场中受到力矩偏转。 存在稳定平衡位置,所受力矩为零。 从平衡位置转过90°时,所受力矩最大 Mmax 。 实验表明:在磁场中的同一点, Mmax∝m, (Mmax / m )的值与m 无关。 在磁场中的不同点 Mmax / m不同 (Mmax / m)是个只与场点有关的量,与 m 无关。 方向:实验载流线圈稳定平衡时,线圈的法线方向。 定义: B 大小:
∫E
k
⋅ dl
ε =
− 电源内
∫E
k
⋅ dl
若非静电力存在于整个回路中
ε i = ∫ E k ⋅ dl
l
15
9.2
磁场 毕奥-萨伐尔定律
9.2.1 & 2 磁场 1. 磁感应强度矢量 B (Magnetic Field) 磁场的性质用磁感应强度 B 来表示 它的数值反应该点磁场的强弱, B : 方向为该点磁场的方向。
r
2
大小 dB = 方向
μ0 Idl sinα
r2
I
α
dB
ˆ Id l × r
Idl

论静电场和静磁场的相对性

论静电场和静磁场的相对性

论静电场和静磁场的相对性于茉浓;周敏;史庆藩;邢燕霞【摘要】电场和磁场形式不同但本质相同,在不同的惯性系下,二者可以相互转变,转变的规律遵循最基本的力学原理.结合狭义相对论和基本的力学定律,可以更加直观地表达电场与磁场的相互转变过程和转变形式,从而更深刻地理解电场与磁场同宗同源的本质.【期刊名称】《大学物理》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】5页(P65-69)【关键词】电磁场的统一性;相对论变换;物理量的协变性【作者】于茉浓;周敏;史庆藩;邢燕霞【作者单位】北京理工大学物理学院,北京100081;北京理工大学物理学院,北京100081;北京理工大学物理学院,北京100081;北京理工大学物理学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】O441电场和磁场是电磁场在不同的惯性系下表现出来的两种不同形式,二者本质相同,这是电磁场最重要也是最根本的性质.利用闵可夫斯基空间的四维矢量变换可以导出电磁场的协变形式,从数学上证明二者的相对性,但是这种方法显然不适合初涉相对论的非物理专业的本科生.对于普通的大学物理教学,最好能通过简单形象的例子说明电场和磁场的相对性,尽量淡化二者的差别.本文将结合相对论效应和基本的力学规律,比较不同参考系下的电磁力的作用,展示电磁场同宗同源的属性.具体地,在两个特定的惯性参考系下考虑最简单的电流(无穷长载流导线或载流线圈)和电荷的作用,在第一个静止的参考系中仅存在纯的电场和电力,在第二个运动的参考系中,仅存在纯的磁场和磁力,通过电力和磁力的作用效果,形象地说明,电场和磁场并不是绝对的,二者可以互相转换,纯粹的电或磁仅仅是不同视角(惯性系)下呈现出的两种极端的表现形式.为加深理解,我们引入了电磁场中典型的四维矢量表述,利用不同参考系下电磁场的表达式,直接展示电力和磁力的相对性,并通过分析,从另一个角度比较严谨地说明作用在电荷间的电力与作用在电流(运动的电荷)间的磁力的力学效果完全相同,即,二者等价.如图1所示,点电荷-q以速度v0向右运动,运动方向平行于下方的无穷长载流导线,点电荷距载流导线轴线距离为r.选取两个不同的参考坐标系S和S′, S系相对于导线静止,S′系相对于点电荷静止. 在S坐标系中,载流导线静止,导线中背景正电荷速度为零,自由电子以速度v向右运动形成电流. 此电流在空间产生磁场并对运动的点电荷-q施以洛伦兹力;在S′坐标系中,载流导线相对于点电荷-q点以速度v向左运动,相应地,自由电子速度变为零.由于尺缩效应,载流导线中的正负电荷的电荷密度无法互相抵消(S系中可以互相抵消),导致净电荷密度不为零,由此产生空间电场,此电场对静止的点电荷-q施以库仑力.下面定量计算该过程.根据上面的分析,在S坐标系中,显然有一磁力作用于运动的点电荷-q,也就是我们熟知的洛伦兹力F=-qv0×B.其中,B是无穷长载流导线在点电荷-q所在位置产生的磁场.利用电磁学知识可知,载有电流I的无穷长直载流导线在距导线轴心距离为r处的磁场大小为方向垂直纸面向内.可以得出,作用于点电荷-q上的洛伦兹力的大小为方向指向导线轴心. 再利用光速表达式c-2=ε0μ0,得到根据电流定义,I又可以写成ρ-vA, 其中ρ-为自由电子的电荷密度,v为自由电子的漂移速率,A为导线截面积.为便于计算,这里我们不妨假定v0=v.此外,S坐标系中静止的载流导线整体呈现电中性,即,ρ++ρ-=0.最终,F可写作在S′坐标系下,点电荷-q不动,导线以速度-v掠过点电荷.该导线仍然可以在距离为r的点电荷-q处产生有效磁场B′,然而由于点电荷的速率为0,故不受磁力作用. 但是根据相对性原理,不管以谁作为参考系,力学效果都不会变,点电荷总会受到指向轴心的力的作用,从而向导线靠近.可以断定,在这种情况下,点电荷-q受到的只能是静电场产生的库仑力.也就是说,运动的导线在其周围产生了电场.我们知道,粒子所带的电荷量是一个与参考系选取无关的标量,因此总的正电荷和负电荷在S和S′系中保持不变,但是电荷密度会变.这是因为电荷密度和体积成反比,而体积是一个空间变量,由于狭义相对论的尺缩效应,在不同的惯性系,三维空间的体积随相对速度的不同而发生不同程度的改变.设S坐标系中载流导线的正负电荷密度分别为ρS,+和ρS,-,其中,静止的背景正电荷密度ρS,+=ρ+,运动的负电荷密度ρS,-=ρ-.整个载流导线呈现电中性,满足ρ-+ρ+=0.而在S′坐标系中,载流导线(正电背景)运动,导线中的自由电子静止,设S′坐标系中载流导线的正负电荷密度分别为ρS′,+和ρS′,-.取S系中长度为L0(原长)的一段导线,这段导线中总的正电荷QS,+=ρS,+L0A.根据尺缩效应,和L0相对应的运动坐标系(S′系)中的运动长相应地,S′坐标系中的正电荷QS′,+=ρS′,+L′A.根据电荷守恒定律,QS,+=QS′,+,得出S′坐标系中,运动的正电荷密度:同理,考虑到S′坐标系中负电荷是静止的,S坐标系中运动的负电荷相对于前者的运动速率为v,可以推断再利用ρ-+ρ+=0,最终得到S′坐标系中的净电荷密度:此时,S′系中的载流导线等效于一个均匀带电柱体,在柱体外距轴线距离为r的点产生电场,大小为此电场对点电荷-q施加库仑力,大小为可以看出,粒子在S′系中受到的电力与在S系中受到的磁力的表达形式相同,二者仅相差一个因子这一差别与固有时的选取有关,在本文的第4节将详细说明这一点.有了前面的结论,我们可以进一步考察载流线圈对运动电荷的作用形式.载流线圈就是通常意义下的磁矩,等效于磁偶极子,磁场对磁矩或磁偶极子施加力矩的作用. 在磁场作用下,磁矩将转向和磁场平行的方向,达到能量最低的稳定点. 类似地,电偶极子在电场的作用下,也会发生转动,最终转向与电场方向平行的能量最低点. 如图2所示,把载流导线换成载有电流I的载流线圈,在S坐标系中,运动的点电荷-q产生磁场,此磁场对静止的载流线圈产生磁力矩.在S′坐标系中,点电荷-q静止,载流线圈运动,由于尺缩效应,运动的载流线圈的ab段和cd段产生相反的非零电荷密度,构成等效的电偶极矩,点电荷-q产生的电场对此电偶极矩施以库仑力矩的作用.下面对这一过程定量求解.定量计算的关键在于求解S′坐标系下各段导线中的净电荷密度. 在S′坐标系中,线圈载有电流I′,以速度v相对参考系S运动. 由于两坐标系的相对运动速度只有x分量,因此S′系中bc和ad段的电荷密度维持不变,和S′坐标系保持一致,下面仅考虑S′坐标系下ab段和cd段的电荷密度分布.设S坐标系下载流线圈(静止)中正负电荷密度分别为ρ+和ρ-,满足ρ-=-ρ+,载流线圈的横截面积为A.在这个例子中,载流线圈的ab段的电荷密度分布情况和第1节中的载流导线中的电荷密度分布完全相同.根据式(3),S′坐标系下ab段的净电荷密度为S′坐标系下cd段的净电荷密度需要重新计算.显然,背景正电荷密度根据式(2),得出由于ab段的自由电子相对于S坐标系静止,而cd段的载流自由电子相对于S坐标系运动,考虑尺缩效应,类比于式(2)的结果,可得其中,v-是S′坐标系下载流线圈cd段的自由电子(运动)相对于ab段的自由电子(静止)的运动速度. 利用速度合成公式在这里,我们可以把S′坐标系下载流线圈ab 段的自由电子当作用来标记原长的静止体系.进一步,考虑到S坐标系下cd段的自由电子(相对于S′坐标系下载流线圈ab段的自由电子)的运动速率为v,类比式(2),可以得到综合式(7)和式(8),导出结合式(6),最终得到比较式(5)和式(9),可以看出S′坐标系下ab段和cd段携带符号相反的等量电荷.设ab段和cd段在S坐标系中的长度为L,相距宽度为D,载流线圈围成的面积S=LD.考虑尺缩效应后,在S′坐标系下ab段和cd段携带的电荷量分别为这两部分符号相反的电荷构成一个有效的电偶极矩m. 其中,m=IS,代表S坐标系下载流线圈的磁矩.在S坐标系下,线圈静止,运动的点电荷-q产生大小为的磁场.相应地,在S′坐标系下,线圈运动,静止的电荷-q产生大小为的电场.显而易见,B/E=p/m,也就是说,S′坐标系中的电场能等于S坐标系中的磁场能,即,p·E=m·B. 这表明,不同的参考系下的电磁能完全相等,磁场对磁偶极子的作用和电场对电偶极子的作用效果完全相当,在不同的参考系下,二者可以相互转化 .这个例子充分说明了电和磁同宗同源,它们都起源于电荷.事实上,电场与磁场之间的相互转化,其数学根源在于狭义相对论下的四维时空表述.四维时空是最普通的满足洛伦兹变换的四维矢量. 在四维矢量的语言框架下,电磁场的源就是四维电流密度矢量Jμ=(J,icρ),电荷守恒定律可以自然而然地写作电场的标势φ和磁场的矢势A合起来构成四维势场ψ=(A,icφ),满足四维矢量的拉普拉斯方程而我们熟知的电磁场则由此电磁势唯一决定,对于静电场、静磁场,分别有φ如前所述,由于相对论的尺缩效应,在运动的坐标系中,流密度或电荷密度会增大,分别变为这直接导致电磁势以及由此引发的电磁场在不同参考系下也会相差且只相差一个因子下面直接利用电动力学教材关于电磁场的标准表达式,求解不同坐标系下相对静止的两个点电荷之间的电磁力. 如图3所示,S′坐标系相对于S坐标系以速度v运动,S′坐标系中点电荷静止,S坐标系中,点电荷以速度v运动. 在S′坐标系中两点电荷之间的静电力遵循静电荷的库仑定律,假设两电荷垂直距离为r,此库仑力的大小为在S坐标系中,运动的点电荷之间的作用力为电力和磁力的合力,表示如下:根据电磁场的相对论变换公式(电动力学教材的标准写法),有综合式(11)—式(13),可以得到S坐标系中点电荷之间的电磁力,写作可以看出,S′坐标系下的电磁力F′和S坐标系下的电磁力F作用形式相同,大小同样仅相差一个因子从前面的分析可以看出,无论是电磁场,还是电磁力,只要涉及四维矢量的分量因子总是不可避免.事实上,这正是洛伦兹变换导致的数学形式上的后果,它是相对论时空统一的产物.从物理上讲,这个因子反映了不同参考系下时间尺度的差别. 恰恰是这个差别保证了不同参考系下电磁力的作用效果完全相同.下面以第1节和第3节的电磁力为例,比较电磁力引发的横向动量Δpy和y.在S坐标系中,Δpy=FΔt;在S′系中′.从第1节和第3节的结果可知这似乎意味着y.但是不要忘了,相对于一个运动粒子来说,时间间隔显得比该粒子在静止系统中要长一些,这也是我们熟知的时间延缓效应 .具体到第1节和第3节的例子,有这样就消去了因子使得y.换句话说,电磁力的大小看似不同,但它们的力学效果(从改变动量的角度看)是完全相同的. 理论上,我们总可以找到一个特殊的参考系,使得其中仅存在纯的静电场或静磁场.这种特殊参考系下的电场或磁场就是我们在大学物理教学中反复讲解的静电场和静磁场.综上所述,选取不同的参考系,无论是电磁场还是电磁力都可以互相转化,尽管电和磁的表现形式不同,但是作用效果完全相同.即便在静电场和静磁场中,电和磁也是完全等价的,二者都起源于电荷,所谓的静电场和静磁场仅仅是电磁场在特殊坐标系下的两种极端的表现形式 .一般情况下,电和磁需要统一考虑.因此,在实际教学中,在独立讲解电场和磁场的基础上,我们更应该关注二者的相对性,强调二者同宗同源的本质.【相关文献】[1] 费恩曼,莱顿,桑兹.费恩曼物理学讲义:第二卷[M].上海:上海科学技术出版社,2013:165-171.[2] 郭硕鸿.电动力学[M].北京:高等教育出版社,2008:217-222.[3] 吴大猷.理论物理4:相对论[M].北京:科学出版社,2010.。

北京理工大学电磁场与电磁波读书报告

北京理工大学电磁场与电磁波读书报告

北京理工大学电磁场与电磁波读书报告人们对电磁理论的研究经过了漫长的过程。

早期磁现象曾被认为是与电现象独立无关的,电学和磁学是两门平行的学科。

电磁场现象的研究发现是从十六世纪下半叶英国人吉尔伯特实验展开的,在研究过程中它采用的方法比较原始,无法完全解释出电磁场的现象原理。

电磁场的近代研究要追溯到18世纪,由法国物理学家库伦以及英国物理学家卡文迪许展开研究分析,他们的主要贡献是发明了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律,从而促使电磁场的发展得到了质的飞越。

坚信自然力可以相互转化的奥斯特发现了电流磁效应,之后安培提出安培定则和分子电流假说。

受到奥斯特试验现象鼓舞的法拉第于1831年首次发现电磁感应现象,奠定了电磁学的基础。

在这之后,经典电磁学集大成者、英国天才物理学家麦克斯韦在法拉第的电磁研究基础上,进一步探讨了电与磁之间的互相影响作用关系,说明了电磁场的涵义,与此同时,他还总结分析除了电磁现象的规律,发表了位移电流的相关概念,并总结提出了麦克斯韦方程组,实现了物理史上的第二次综合。

现代电子技术如通讯、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器和测量系统,都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收;从家用电器、工业自动化到地质勘探,从电力、交通等工业、农业到医疗等国民经济领域,几乎全部涉及到电磁场理论的应用。

并且电磁学一直是新兴科学的孕育点。

电磁场在科学技术中的应用,主要有两类:一类是利用电磁场的变化将其他信号转换为电信号,进而达到转化信息或者自动控制的目的;另一类是利用电磁场对电荷或者电流的作用来控制其运动,使平衡、加速、偏转或转动,以达到预定的目的。

接下来将介绍电磁场的在人们生活中的应用的一种--磁悬浮列车。

电磁悬浮技术(electromagnetic levitation)简称EML技术。

它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属的悬浮体。

磁悬浮技术的系统,是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。

北京理工大学887电子科学与技术基础2020年考研专业课初试大纲

北京理工大学887电子科学与技术基础2020年考研专业课初试大纲

887 电子科学与技术基础1.考试内容(1)电子技术基础部分主要包括二极管、三极管的结构、特性及主要参数;掌握饱和、放大、截止的基本概念和条件。

晶体管放大电路的组成和工作原理。

掌握图解分析法和等效模型分析法。

掌握放大电路的三种组态及性能特点。

电路的三种耦合方式及特点。

反馈的基本概念:正、负反馈;电压、电流、串联、并联负反馈;掌握反馈类型和极性判断,引入负反馈对放大性能的影响。

比例、加减、微积分线性运算电路。

一般了解对数、指数运算电路的工作原理及一阶、二阶有源滤波器的电路组成、频率特性。

了解产生自激振荡的条件。

掌握电压比较器,用电压比较器组成的非正弦发生电路。

掌握逻辑代数的基本公式、基本规则;逻辑代数的表示方法及相互转换。

掌握各种门的逻辑符号、功能、特点、使用方法。

正确理解TTL门和CMOS门电路的结构、工作原理。

(2)电磁场理论部分主要考察考生对电磁理论基本内容的理解和掌握程度,以及灵活应用知识的能力。

试卷命题对大纲内容有覆盖性和广泛性,题型主要包括概念题、计算题和证明推导题。

应掌握的基本内容为:①矢量分析:三种常用坐标系内的梯度、散度和旋度的运算、几种重要矢量场的定义和性质;②静电场:库仑定律、电场与电场强度、高斯定律、静电场的环路定律、电位和电位差、电位的泊松方程和拉普拉斯方程、电偶极子、电介质中的静电场、静电场中的导体、电场能量与静电力;③恒定电场和电流:恒定电流场的基本定律、欧姆定律和焦耳定律、恒定电流场的边界条件、恒定电流场与静电场的类比;④恒定磁场:安培磁力定律和毕奥---沙伐定律、恒定磁场的基本定律、矢量磁位和标量磁位、磁偶极子、磁介质中恒定磁场基本定律、磁介质的边界条件;⑤静态场的边值问题:拉普拉斯方程的分离变量法、镜象法、有限差分法;⑥电磁感应:法拉第电磁感应定律、电感、磁场的能量;⑦时变电磁场:位移电流和推广的安培回路定律、麦克斯韦方程组、正弦电磁场、媒质的色散与损耗、坡印廷定理、电磁场的波动方程、标量位和矢量位、时变电磁场的边界条件;⑧平面电磁波:理想介质中的均匀平面电磁波、电磁波的极化、有耗媒质中的均匀平面电磁波、。

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《Field and Wave Electromagnetics》,David K. Cheng, 清华大学出版社
Exercise Problems:
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Requirement of This Course
1820
Biot-Savart-Laplace
d F12
ˆ 0 I 2 d l 2 I 1 d l 1 r1 2 4
7
r1 2
N /A
2
2
0 4 10
permeability
Ampere’s Law
B dl I
0 L
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Az B x
ˆ Ax B z z
A
x
B y Ay Bx
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Vector Identities
A
B A B AB
C A B A B C B C A
One of Masterworks in the whole mankind civilization history
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Content of This Course
How is Electromagnetic Field Theory established? (Ch.1)
ˆ A B = n A B sin
B
ˆ n

A
B A B AB
A B B A
anticommutative
ˆ x A B = Ax Bx
AB C

A B AC
A
ˆ y Ay By
ˆ z Az Bz
ˆ ˆ = x Ay B z Az B y y
Gradient of a Scalar Field
Cartesian Coordinates
ˆ f =x
f x
ˆ y
f y
ˆ z
f z
The gradient operator usually operates on a scalar physical quantity, and the result of the operation is a vector whose magnitude equals to the maximum rate of change of the physical quantity per unit distance and whose direction is along the direction of maximum increase. Cylindrical Coordinates
Title of This Course
Electromagnetic Field Theory
Electromagnetic Wave Theory
Electric Electrics Theory: A statement or group of statements established by reasoned argument based on known facts, intended to explain a particular fact or event ( Longman Dic.) Set of reasoned ideas intended to explain facts or events (Oxford Dic.) 人们由实践概括出来的关于自然界和社会的知识的有系统的结论 (现代汉语词典)
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电话: 68949049
/daoshi/博导网页/盛新庆.htm 北京理工大学
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Outline
A Brief Introduction of This Course
ˆ ˆ ˆ B =x Bx y B y z Bz
ˆ ˆ ˆ A B = x Ax B x y A y B y z Az B z
ˆ ˆ ˆ A = A A z A z
ˆ ˆ ˆ B = B B z B z
ˆ ˆ A B ? A B A B z A z B z = ˆ
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Dot Multiplication of Vectors
A B = A B cos
A
A
B A B AB
Commutative Distributive
AB BA
A B C


A B A C
B
A B = Ax B x A y B y Az B z
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Cross Multiplication of Vectors
Physical Background, Mathematical Background, Academic Tradition Background
How to employ Electromagnetic Field Theory to solve the typical problems in the current information Age?
Propagation and Transmission, Radiation, Scattering (Ch.2, Ch.3, Ch.4)
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Reference Books of This Course
《电磁波述论》,盛新庆,科学出版社
Vector Representation Transformations of Vector Representation in Different
Coordinate Systems
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Vector Representation
Vector Analysis
Hamilton, 1805-1865, Britain
Gibbs,
1839-1903, U.S.A
Heaviside, 1850-1925, Britain
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Vector Analysis
Definition of Vector
Explain the title; Importance; Contents; Reference books;
The Physical Background of Establishing Electromagnetic Wave Theory
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Mathematical Background of Establishing Electromagnetic Wave Theory
Calculus
Newton, 1642-1727, Britian Leibnitz, 1646-1716, Germany
Electric in Ligntning
1600A.D.
Western
600BC 1492A.D. amber
magnetic declination angle
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Coulomb’s Law
Torsion balance
Coulomb, French, 1736-1806 1784-1785
z
y
x z
ˆ ˆ ˆ A = x Ax y A y z Az


ˆ ˆ ˆ A = A A z A z

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Vector Addition and Substration
ˆ ˆ ˆ A = x Ax y A y z Az
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Electronics
Magnetic Magnetism
Beijing Instituteof This Course
One of Fundamental Courses in Our Information Age
Wireless Communications (Satellite communication Mobile Phone), Radar, et al. stealthy aircraft, low-observable targets
C A B A C B B C A
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Vector Analysis
Operators
Gradient Divergence Curl
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16
ε 0 8 .8 5 4 1 8 7 8 1 7 8 1 0
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