南邮工程电磁场绪论
(完整版)工程电磁场基本知识点
第一章矢量剖析与场论1 源点是指。
2 场点是指。
3 距离矢量是，表示其方向的单位矢量用表示。
4 标量场的等值面方程表示为，矢量线方程可表示成坐标形式，也可表示成矢量形式。
5 梯度是研究标量场的工具，梯度的模表示，梯度的方向表示。
6 方导游数与梯度的关系为。
7 梯度在直角坐标系中的表示为u 。
8 矢量 A 在曲面 S 上的通量表示为。
9 散度的物理含义是。
10 散度在直角坐标系中的表示为 A 。
11 高斯散度定理。
12 矢量 A 沿一闭合路径l的环量表示为。
13 旋度的物理含义是。
14 旋度在直角坐标系中的表示为 A 。
15 矢量场 A 在一点沿e l方向的环量面密度与该点处的旋度之间的关系为。
16 斯托克斯定理。
17 柱坐标系中沿三坐标方向 e r , e , e z的线元分别为，，。
18 柱坐标系中沿三坐标方向 e r , e , e 的线元分别为，，。
19 1 ' 1 12 e R12 e 'RR R R R20 1 'g 1 0 ( R 0)g '4 ( R) ( R 0)R R第二章静电场1 点电荷 q 在空间产生的电场强度计算公式为。
2 点电荷 q 在空间产生的电位计算公式为。
3 已知空间电位散布，则空间电场强度 E= 。
4 已知空间电场强度散布 E，电位参照点取在无量远处，则空间一点P 处的电位P = 。
5 一球面半径为 R，球心在座标原点处，电量Q 平均散布在球面上，则点R,R,R处的电位等于。
2 2 26 处于静电均衡状态的导体，导体表面电场强度的方向沿。
7 处于静电均衡状态的导体，导体内部电场强度等于。
8 处于静电均衡状态的导体，其内部电位和外面电位关系为。
9 处于静电均衡状态的导体，其内部电荷体密度为。
10 处于静电均衡状态的导体，电荷散布在导体的。
11 无穷长直导线，电荷线密度为，则空间电场 E= 。
12 无穷大导电平面，电荷面密度为，则空间电场 E= 。
工程电磁场——引言
? 作业要求 –独立完成
绪论
工程电磁场引言
引言结束
2018/7/14
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2018/7/14
21
绪论
目录
工程电磁场引言
? 第零章： 引言/矢量场论（ 2） ? 第一章：静电场（ 5） ? 第二章：恒定电场（ 4) ? 第三章：恒定磁场（ 4) ? 第四章 时变电磁场 （1）
绪论
工程电磁场引言
数学工具：矢量分析与场论
基本原理： 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
为什么要学工程电磁场
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绪论
工程电磁场引言
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
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 工程 场源 媒质 应用
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绪论
电磁理论 电磁学 电磁场 电磁场与电磁波 电动力学
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绪论
考核形式
工程电磁场引言
第16周随堂考试、闭卷； 考核方式：平时10-30% ＋期末考试70-90%
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绪论
工程电磁场引言
学习通则
? 课堂要求 –听课自由，可以选择不听课自学方式学习，不受歧视。 –准时到位，迟到者请在后排就坐，迟到10分钟以上免进。 无事请勿中途退场。 –可以充耳不闻，但勿交头接耳。 –可以睡觉，但勿打鼾。 –可以随时提问和嘲笑。
Coil:
Radius 1.0 cm Wire 0.89 mm
Copper Ball: Diameter 1 cm Mass 4.66 g
南邮工程电磁场ch1 静电场PPT课件
接地导体都不带电。（ ）
一导体的电位为零，则该导体不带电。 （ ）
任何导体，只要它们带电量不变，则其电位是不
变的。 （ ）
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第一章
2. 静电场中的电介质
静电场
E
无极性分子
有极性分子
图1.2.3 电介质的极化
电介质在外电场作用下发生极化，形成有向排列；
电介质内部和表面产生极化电荷 (polarized charge)；
4π 0 V ' R
4π 0 S' R
令 p P 极化电荷体密度
p P en 极化电荷面密度
(r) 1
p
(r
') dV
'
1
p
(r
') dS
'
4π 0 V ' R
4π 0 S ' R
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第一章
静电场
思考
根据电荷守恒定律，极化电荷的总和为零
PdV '
V'
S ' P endS ' 0
E(,,
z)
E e
0
Ezez
2π 0
e
无限长直导线产生的电场
Ε 2π0 e
平行平面场。
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第一章
静电场
1.1.3 旋度和环路定律 ( Curl and Circuital Law )
1. 静电场的旋度
点电荷电场 取旋度
E (r )
q
4π 0
r r' r r'3
E(r)
q
4π 0
r r' ＝－ q
r r'3
工程电磁场理论与应用讲义-3
第3章 电磁场分析的数学模型3.1 电磁场控制方程的表述电磁场数值分析的具体任务，就是要求解一个与特定问题相联系的偏微分方程定解问题。
根据数学物理方程的理论，所谓定解问题指的是在某一确定区域内成立的微分方程加上定解条件。
对于静态电磁场问题，或者可化为复数计算的正弦稳态电磁场问题，定解条件就是微分方程中的未知函数在该区域边界上所满足的条件，亦即边界条件；对于时变电磁场问题，则定解条件除了边界条件以外，还包括整个区域未知函数在初始时刻的值，亦即初始条件。
针对这一定解问题的求解，发展了如上节所述的各种解算方法。
因此，为了得到正确的解答，第一步工作就是要写出定解问题的表达式，也就是建立特定电磁场问题的恰当的数学模型。
定解问题中的偏微分方程通常称为控制方程。
选择哪种物理量作为控制方程中的未知函数，建立什么形式的微分方程，将影响问题求解的难易程度。
本节将从麦克斯韦方程组出发，介绍各种情况下电磁场控制方程的表述方式。
3.1.1 麦克斯韦方程组[54] 100多年前，麦克斯韦对前人在实验中得出的电磁场的基本定律进行了数学上的总结和提升，引入了位移电流的概念，创立了后来以其命名的方程组，完善了电磁场理论。
其著作《Treatise on Electricity and Magnetism 》成书于1873年。
从理论框架上看，麦克斯韦方程组加上洛仑兹力的计算公式，合起来构成了静止及运动媒质中电动力学的基础，概括了发电机、电动机和其它电磁装置的工作原理，也概括了电磁波的发射、传播和接收的原理。
科学技术发展的实践证明，描述电磁场宏观性质的麦克斯韦方程组正确反映了电磁场中各物理量之间的相互关系，是电磁场的基本方程。
在大学普通物理和电类专业的电工原理课程中，都对麦克斯韦方程组作了基本的介绍。
本节主要从电磁场数值计算的需要出发来加以说明。
麦克斯韦方程组的微分形式可以表述为：t∂∂+=⨯∇D J H (3-1) t∂∂-=⨯∇B E (3-2) 0=⋅∇B (3-3)ρ=⋅∇D (3-4)式中，H 、B 、D 、E 、J 、ρ 分别为磁场强度（A/m ）、磁感应强度（或称磁通密度，T ）、电位移（或称电通密度，C/m 2）、电场强度（V/m ）、电流密度（A/ m 2）和电荷密度（C/ m 3）。
南邮 电磁场理论复习要求
《电磁场理论》复习要求一．基本概念（填空与证明题）(40分）（填空、作图、证明）第1章矢量分析1.直角坐标系中的梯度、散度、旋度以及拉普拉斯运算；2.三个重要的恒等式。
第2章宏观电磁场的基本规律1.基本电磁物理量及其关系（结构方程）；2.麦克斯韦方程组（积分形式和微分形式）；3.时变电磁场的边界条件（导电媒质分界面，理想介质分界面，理想导体表面）。
第3章静电场及其边值问题的解法1.静电场的基本方程（积分形式和微分形式）与边界条件（理想介质分界面，理想导体表面）；2.电位和电位梯度以及电位的泊松方程、拉普拉斯方程(会推导)和边界条件；3.电偶极子的构成。
4.静电场的能量和电容器的电容；5.直接积分法（能够写出各种坐标系中电位泊松方程、拉普拉斯方程的通解）；6.分离变量法（能够写出直角坐标系中二维基本问题的通解）；7.镜像法（能够利用点电荷与平面以及接地导体球的镜像法找出多个点电荷或多个导电面的镜像电荷）。
第4章恒定电场与恒定磁场1.恒定电场的静电比拟法；2.恒定电场的功率损耗和电容器的漏电导；3.恒定磁场基本方程（积分形式和微分形式）与边界条件（理想磁介质分界面）；4.恒定磁场的矢量磁位的定义（库仑规范）、积分表示式；5.恒定磁场的矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程(会推导)；6.恒定磁场的能量。
第5章电磁波的辐射1.复数形式的麦克斯韦方程（积分形式和微分形式）、结构方程和边界条件；2.复数形式介电常数和磁导率；3.矢量磁位和标量电位的定义和洛仑兹规范；4.矢量磁位和标量电位的达兰贝尔方程和亥姆霍兹方程（会推导）5.矢量磁位和标量电位的滞后位的瞬时形式和复数形式；6.坡印亭定理的瞬时形式以及各项的物理意义。
第6章均匀平面波的传播1.均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射的基本概念。
（入射面，垂直极化斜入射，平行极化斜入射，反射定律，折射定律，全反射及其条件，无反射及其条件）第7章均匀波导中的导行电磁波1.导行电磁波的一般分析方法的基本概念。
(完整版)南邮电磁场第3章习题解答
第3章习题解答3.1 对于下列各种电位分布，分别求其对应的电场强度和体电荷密度：(1)()2,,x y z Ax Bx C Φ=++； (2)(),,x y z Axyz Φ=；(3)()2,,sin z A B z Φρϕρϕρ=+； (4)()2,,sin cos r Ar Φθϕθϕ=。
解：已知空间的电位分布，由E Φ=-∇r r 和20/Φρε∇=-可以分别计算出电场强度和体电荷密度。
(1) ()2x E e Ax B Φ=-∇=-+r r r0202εερA -=Φ∇-=(2) ()x y z E A e yz e xz e xy Φ=-∇=-++r r r r r020=Φ∇-=ερ(3) (2sin )cos z E e A Bz e A e B ρϕΦρϕρϕρ⎡⎤=-∇=-+++⎣⎦r r r r20004sin sin 3sin Bz Bz A A A ρεΦεϕϕεϕρρ⎛⎫⎛⎫=-∇=-+-=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(4) ()2sin cos cos cos sin r E e Ar e Ar e Ar θϕΦθϕθϕϕ=-∇=-+-r r r r r200cos 2cos cos 6sin cos sin sin A A A θϕϕρεΦεθϕθθ⎛⎫=-∇=-+- ⎪⎝⎭3.5 如题3.5图所示上下不对称的鼓形封闭曲面，其上均匀分布着密度为0S ρ的面电荷。
试求球心处的电位。
解：上顶面在球心产生的电位为22001111100()()22S S d R d R d ρρΦεε=+-=- 下顶面在球心产生的电位为22002222200()()22S S d R d R d ρρΦεε=+-=- 侧面在球心产生的电位为030014π4πS S SSRRρρΦεε==⎰式中212124π2π()2π()2π()S R R R d R R d R d d =----=+。
因此球心总电位为1230S R ρΦΦΦΦε=++=3.6有02εε=和05εε=的两种介质分别分布在0z >和0z <的半无限大空间。
工程电磁场导论课后答案
工程电磁场导论课后答案【篇一：工程电磁场导论习题课南京理工大学】图示真空中有两个半径分别为r1和r2的同心导体球壳，设内、外导体球壳上分别带有净电荷q1和q2，外球壳的厚度忽略不计，并以无穷远处为电位参考点，试求：(1）导体球壳内、外电场强度e的表达式；(2）内导体球壳(r?r1)的电位?。
2.真空中有一个半径为3cm的无限长圆柱形区域内，有体密度 ??10 mcr?3cm, r?4cm处m均匀分布的电荷。
求：r?2cm,3的电场强度e。
3.内导体半径为2cm和外导体的内半径为4cm的球形电容器，其间充满介电常数??2r的电介质。
设外导体接地，而内导体带电，试求电容器介质内某点电位为内导体电位的一半时，该处的?值。
?afm4.一同轴线内圆柱导体半径为a，外圆柱导体半径为b，其间填充相对介电常数?r?质，当外加电压为u(外导体接地）时，试求：(1)介质中的电通密度（电位移）d和电场强度e的分布； (2)介质中电位?的分布；5. 图示空气中一输电线距地面的高度h?3m，输电线的半径为a?5mm，输电线的的介轴线与地面平行，旦对地的电压为u?3000v，试求地面上感应电荷分布的规律。
(?0?8.85?10?12fm)h6. 已知半径为r的无限长中空半圆柱面，均匀带电，电荷面密度为?0，则在其轴线上产生的电场强度为ey???0??0ey。
一个带有均匀分布的电荷体密度为?0的半圆柱，半径也为r，问它在轴线上产生的电场强度是多少？7. 下图所示空气中一根长直细导线(截面可忽略不计），单位长度所带电荷量为?，平行放置于一块无限大导体平板上方，并与一块半无限大瓷介质(?2?4?0)相邻，且已知长直细导线到导体平板与瓷介质的距离均为d，画出求解空气中电场时，所需镜像电荷的个数、大小和位置(不要求解出电场）。
半无8. 长直圆柱形电容器内外导体的半径分别为r1、r3，其间充满介电常数分别为?1、?2的两种介质,其分界面是半径为r2的圆柱面，若内导体单位长度带电荷量?q，外导体内表面单位长度所带电荷量? q，且外导体接地，如图所示，请写出两种介质区域内电位函数所满足的微分方程和边界条件。
(完整word版)南京邮电大学电磁场与电磁波考试必背公式
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⎪⎩⎪⎨⎧======rdrdz dl dl dS drdz dl dl dS dz rd dl dl dS z z z r z r ϕϕϕϕ，体积元：dz rdrd d ϕτ=（3）球坐标系长度元：⎪⎩⎪⎨⎧===ϕθθϕθd r dl rd dl dr dl 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 y x 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：z a y a x a grad z y x ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→μμμμμ（2）柱坐标系中：za r a r a grad zr ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→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：z A y A x AA div z y 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。
电磁场与微波技术_绪论_南京大学电子科学与工程学院(2010版)
2010. AUTUMN2010. AUTUMN绪论电磁场理论微波技术电磁场理论: 概念、内涵、历史电路理论电磁场理论电动力学2010. AUTUMN传输系数频率信号频谱频率2010. AUTUMN2010. AUTUMN❑电磁场理论对象→电磁场：在连续介质中所发生的电磁状态和过程。
研究内容→电场和磁场随空间(x,y,z )和时间(t)的变化。
Maxwell 方程+ 边界条件，CAD数值计算微带线带通滤波器2010. AUTUMN2010. AUTUMN2010. AUTUMN2010. AUTUMN微波技术: 概念、内涵、历史、特点2010. AUTUMN微波是电磁波频谱中无线电波的一个分支微波“Microwave ”一词最早出现于1931 年。
in a paper published by theInternational Telephone and Telegraph describing an 18-cm wavelength radio linkfrom Dover, U.K. to Calais, France.Terminal of micro-ray link, Dover, U.K. to Calais, France, 1931 (courtesy of ITT)2010. AUTUMNWorld War II: The Physicists' War雷达1930s, several laboratories developed early versions of radar sets, including the U.S Naval Research Laboratory.in the late 1930s a secret network of radars was constructed along thesouthern and eastern English coast. Called Chain Home, these radars used shortwave pulses about 25 meters (82 feet) long) to detect incoming flights ofGerman bombers.谐振腔磁控微波管(Cavity magnetron)generated hundreds of watts of power atmicrowave frequencies.2010. AUTUMNPost World War II: Military ApplicationsCold War between the Soviet Union and the United States Distant Early Warning Line or DEW Line.During the Gulf WarPatriot missiles disabled a number ofSCUD missiles aimed at targets in Israel.2010. AUTUMNPost World War II: Military Applications 隐身技术Stealth technologyGPS systems2010. AUTUMNPost World War II: Commercial Applications of Microwaves 微波炉microwave oven 微波集成电路MMIC通信导航电视广播遥感等等2010. AUTUMN微波是电磁波谱中的一部分2010. AUTUMN2010. AUTUMN1MHz=10Hz, 1GHz=10Hz, 1THz=10Hz 2010. AUTUMN2010. AUTUMN☐微波的频带很宽，比所有低频无线电波频带的总和还要宽104倍，开发如此宽的频谱空间，可克服频谱拥挤的困难。
《工程电磁场》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
南邮模电第一章绪论资料祥解
2、Multisim的特点：
(1) 直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和
仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软 件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实 仪器上看到的一样。
(2) 丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件库， 包括基本元件、半导体器件、
二、模拟信号和数字信号
3、模拟信号
(a)
(b)
(c)
(d)
二、模拟信号和数字信号
4、数字信号
三、电子系统的组成 1、电子系统的组成
声音
传
感
景物 器
接
收
天
接
线
收
机
放大 滤波
模 拟 处 理
各 种 数 字 处 理
各
A A / D 转
种 数 字 处 理
化模
D
/
拟
A
变
处
换
理
发送 天线
发 射 器
声音
景物
2、电子系统中各部分的作用
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、 照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系 统
二、模拟信号和数字信号
1、信号及其分类 信号：信息的载体（随时间变化的物理量）。
也可用语言、文字、图像或编码来表达。但不便于 直接传输。
电信号：随时间变化的电压或电流
(5) 强大的仿真能力：Multisim 既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模
混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提 示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。 （6） 仿真的手段切合实际，选用的元器件和测量仪器与实际情况非常接近；并且界面可 视、直观。绘制电路图所需的元器件、仪器、仪表以图标形式出现，选取方便，并可 扩充元件库。可以对电路中的元器件设置故障，如开路、短路和不同程度的漏电等， 针对不同故障观察电路的各种状态，从而加深对电路原理的理解。
南京邮电大学《电磁场与传输理论B》第3章静电场及其边值问题的解法作业解答
3.1对于下列各种电位分布，分别求其对应的电场强度和体电荷密度：（1） ()2,,x y z Ax Bx C Φ=++； （3）()2,,sin z A B z Φρϕρϕρ=+；Sol.已知空间的电位分布，由E Φ=−∇和20/Φρε∇=−可分别计算出电场强度和体电荷密度。
(1) ()2x E e Ax B Φ=−∇=−+，2002A ρεε=−∇Φ=− (3) (2sin )cos z E e A Bz e A e B ρϕΦρϕρϕρ⎡⎤=−∇=−+++⎣⎦20004sin sin 3sin BzBz A A A ρεΦεϕϕεϕρρ⎛⎫⎛⎫=−∇=−+−=−+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3.6 有02εε=和05εε=的两种介质分别分布在0z >和0z <的半无限大空间。
已知0z >时，201050x y z E e e e =−+V /m 。
试求0z <时的D 。
Sol. 设1122, (0), (0)E D z E D z ⎧>⎪⎨<⎪⎩，则由题意可知 111201050e e t t n n x y z E E E e e e =+=−+111010201050 2100e e e e e t t x y n n z n n n n z E e e E e D E εε=−⎧⎪⇒⎨=⇒==⎪⎩ 两种电介质的交界面上无自由电荷，则边界条件为1t 2t 12n n E E D D =⎧⎨=⎩或1t 2t12t t n nn n e E e E e D e D =⎧⎨=⎩ ，则21220202010100205e =e e e e t t t t x y n n n n z n n z E E e e D D e E e εε=−⎧⎪⎨=⇒==⎪⎩所以，z < 0 时：2222202000201020 (V/m 10050100 )( C/ m )=e +e =5t t n n x y z x y z E E E e e e D E e e e εεεε⎧=−+⎪⎨=−+⎪⎩3.8 一块厚度为d 、相对介电常数为r ε的无限大介质平板放置在均匀电场0E 中。
工程电磁场 第2章
l Ez 2 0 ( z 2 l 2 )
13
短线电荷产生的电场强度见图
14
例2-1-2如图所示，真空中圆形线电荷半径为a，均匀带电，电荷线密度为τ，求在 其轴线上任一点的电场强度。 解 根据电荷分布的对称性，采用圆柱坐标系。设坐标原点在圆形线电荷的圆心， z轴与线电荷圆心轴线重合。 场点P的坐标为(0,α,z) ，取一个电 荷元τad α ‘，源点坐标为 （a， α ‘ ，0)。再取一个电荷元 τad α ‘,源点坐标为 (a， α ‘ +π，0)。这样，两对称电 荷元在P点产生的电场强度沿er方向 两个分量符号相反，相互抵消;沿e α方向的电场强度为零;沿ez方向的 两个分量符号相同。因此，由这两个 对称电荷元产生的电场强度为
例2-5-1无限长同轴电缆截面如图所示，内导体半径为R，单位长度所带电荷为τ外 导体内半径R2，外半径R3，单位长度所带电荷为- τ 。假定内外导体之间为真空。 求各区域的电场强度。
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2.静电场中的电介质 与导体不同，电介质中的电荷不能自由运动。这些电荷束缚在分子或原子范围 之内，只能作微小的移动，因此叫做束缚电荷。 3.电介质内电偶极子产生的电场 电介质极化后，其内部存在大量按一定规律分布的电偶极子。将电偶极子偶极 矩的密度定义为极化强度P,用来表示电介质极化的程度，即
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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 （1）由电位公式直接计算，P1和P2点的电位分别为
（2）由电场强度积分计算，根据点电荷的电场强度公式
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2 .3 高斯通量定理 1.高斯通量定理的微分形式 在体电荷情况下，讨论电场强度的散度:
南邮电磁场与微波技术课表
南邮电磁场与微波技术课表南邮电磁场与微波技术课表引言：南京邮电大学电磁场与微波技术是一门涉及电磁学和微波技术的专业课程。
通过学习这门课程，我们可以深入了解电磁学的基本原理以及其在微波通信和无线电通信领域的应用。
本文将对南邮电磁场与微波技术的课表进行全面评估，帮助读者了解该课程的深度和广度。
一、南邮电磁场与微波技术课程概览1.1 课程名称：电磁场与微波技术1.2 课程学时：32学时1.3 课程学分：2学分1.4 课程教师：XXX教授二、课程内容与学习计划2.1 第一讲：电磁场基础在电磁场基础这一讲中，我们将学习电场和磁场的基本概念、电磁场方程以及麦克斯韦方程组的推导。
通过了解电磁场的基础知识，我们可以更好地理解电磁波的传播和微波技术的应用。
2.2 第二讲：传输线理论传输线理论是电磁场与微波技术的核心内容之一。
在这一讲中，我们将学习传输线的基本参数，如特性阻抗、传输常数和电压驻波比等。
我们还将深入探讨传输线的传输特性和匹配技术，以及在通信系统中的应用。
2.3 第三讲：微波波导微波波导是一种特殊的传输线结构，广泛应用于微波通信和雷达系统中。
本讲将介绍各种常见的微波波导结构，如矩形波导、同轴波导和光纤等。
我们还将学习波导的模场特性和特殊模式的传输，以及波导传输线的特殊应用。
2.4 第四讲：微波网络理论微波网络理论是研究微波通信系统和射频电路设计的重要内容。
本讲将介绍S参数矩阵理论、单元参数以及网络传输特性等。
通过学习微波网络理论，我们可以更好地设计和优化微波通信系统的性能。
2.5 第五讲：微波器件与天线微波器件和天线是微波通信系统中不可或缺的组成部分。
在这一讲中，我们将学习常见的微波器件，如功率放大器、混频器和射频开关等。
我们还将了解天线的基本原理和类型，以及天线在通信系统中的应用。
2.6 总结与回顾电磁场与微波技术课程的总结与回顾将对课程的深度和广度进行整体梳理。
我们将回顾所学的电磁场基础知识、传输线理论、微波波导、微波网络理论以及微波器件和天线等内容，并对其在通信领域的应用进行深入探讨。
南邮电磁场第2章习题解答
1第2章习题解答2.2已知半径为a 、长为l 的圆柱体内分布着轴对称的体电荷，已知其电荷密度()0V a r r r r =，()0a r ££。
试求总电量Q 。
解：2π200002d d d d π3laV VQ V z la ar rr r r j r ===òòòò2.3 半径为0R 的球面上均匀分布着电荷，总电量为Q 。
当球以角速度w 绕某一直径(z 轴)旋转时，试求其表面上的面电流密度。
解：面电荷密度为面电荷密度为 204πSQ R r =面电流密度为面电流密度为 00200sin sin sin 4π4πS S S Q QJ v R R R R w q r r w q w q =×=== 2.4 均匀密绕的螺旋管可等效为圆柱形面电流0S S J e J j =。
已知导线的直径为d ，导线中的电流为0I ，试求0S J 。
解：每根导线的体电流密度为每根导线的体电流密度为 00224π(/2)πI I J d d ==由于导线是均匀密绕，则根据定义面电流密度为由于导线是均匀密绕，则根据定义面电流密度为 04πSIJ Jd d == 因此，等效面电流密度为因此，等效面电流密度为 04πS I J e dj= 2.6 两个带电量分别为0q 和02q 的点电荷相距为d ，另有一带电量为0q 的点电荷位于其间。
为使中间的点电荷处于平衡状态，试求其位置。
当中间的点电荷带电量为-0q 时，结果又如何？解：设实验电荷0q 离02q 为x ，那么离0q 为x d -。
由库仑定律，实验电荷受02q 的排斥力为的排斥力为12214πq F x e =实验电荷受0q 的排斥力为的排斥力为2214π()q F d x e =-要使实验电荷保持平衡，即21F F =，那么由00222114π4π()q q x d x e e =-，可以解得，可以解得 dd x 585.0122=+=如果实验电荷为0q -，那么平衡位置仍然为d d x 585.0122=+=。
工程电磁场导论课件
A(r ) dS (r)
s
A
lim v0
v
证明：将闭合面包围的体积V切分为一系列的小体积dv1
静态场：物理量不随时间变化，则所确定的场 称为静态场。
动态场（或时变场）：物理量随时间变化，则所 确定的场称为动态场。
1.1.1
矢量的表示形式:一个矢量可以用一条有方向的线
段来表示,线段的长度表示矢量的模,箭头指向表
示矢量的方向.
A
A A eA AeA
P
矢量的模：表示矢量的大小 A
A矢量的方向； eA A A
因此求得的矢量线是一组同心圆。 ？思考哪种矢量线具有这种特点
§1.4.2 矢量的通量、散度
面大小
穿越方向
分析矢量穿过一个曲面的通量
面元矢量 d S nds
法向矢量
n
有两个要素：{
右手螺旋法则 （开面） 闭合面外法线（鸡蛋壳外表面）
1.矢量场的通量
矢量场的通量是描述矢量场性质的重要概念之一。 点积
通量的物理意义：
穿出闭曲面的正通量与进入闭曲面 的负通量的代数和。
： >0 表示有净流出---正通量源
例：静电场中的正电荷
<0 表示有净流入---负通量源
例：静电场中的负电荷
＝0 正通量源与负通量源代数和为0—无通量源
手例
通量的特点： 描述的是一定范围内总的净通量源， 而不能反映场域内的每一点的具体分布
面元矢量 体积元
dS edldlz e ddz（1）
dS edldlz eddz （2）
dSz ezdldl ez dd
（3）
dV dddz
13 2
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Interconnect Substrates
工程电磁场
绪论
工程电磁场
电气工程系 吴复霞
QQ交流群：101795613
工程电磁场
绪论
课程概述
• 工程电磁场
电磁场？
应用？
与大学物理 区别？
工程电磁场
绪论
大学物理所学的电磁场
静电场
静磁场
大学物理 电磁感应：初步接触时变场 电磁能概念
积 分 形 式 麦 克 斯 韦 方 程
工程电磁场
绪论
电磁学与电磁场理论
工程电磁场
绪论
在电气工程与电子工程中的地位
• 电气工程领域：能量的转换、传输、分配和利用， 旋转电机、变压器、输电线路与电缆、电容器、 电抗器、开关设备、互感器等。
• 电子工程领域：信息的发送、传输、接收与转换， 电波设备、天线、雷达、卫星、光纤、遥感、遥 测、遥控等。 • 其他工程领域：电磁兼容、生物电磁场、无损电 磁探伤、磁悬浮、超导等。
机学、电力系统分析、电气设备等奠定理论基础，也
为本科生毕业后从事科学研究和技术创新提供理论支
撑。
• 它不仅是许多专业课程的重要基础，而且是许多
新兴边缘学科的发展基础和生长点。
工程电磁场
绪论
学习的目的、方法及其要求
• 掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律
• 掌握宏观电磁场问题的基本求解方法
• 了解宏观电磁场的主要应用领域及其原理
工程电磁场
绪论ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实际生活中用到的电磁场
• 防静电措施——避雷针； • 电视天线（阻抗、极化匹配）
–室内天线 –公用天线
• 在移动通信上的应用
–互联网无线接入 –蓝牙技术 –RF/MMIC技术 –手机辐射对人体影响：见IEEE/MTT文章 –高速数字电路：CPU主频达到微波频段 –射频电路中的串扰（cross-talk）
专业本科学生所应具备的知识结构的重要组成部分。
• 在大学物理电磁学部分的基础上，通过本课程的学
习，使学生进一步掌握宏观电磁场的基本性质、基
本规律和基本计算方法。能利用电磁场的观点分析 和解决电气与电子工程领域中的基本电磁问题。
工程电磁场
绪论
课程性质
• 本课程为电气与电子类专业本科生的后续课程诸如电
• 电磁学：麦克斯韦方程组的积分形式。它概括了全
部已有的宏观电磁现象的实验事实，给出了用积分
量描述宏观电磁场的全部规律。
• 电磁场理论：麦克斯韦方程组的微分形式。是在电 磁学的基础上，进一步研究宏观电磁现象和电磁过 程的基本规律及其计算方法的理论，是用数学方法 描述空间任意一点、任意时刻电磁现象变化规律的
工程电磁场
绪论
成绩考核
• 平时成绩和作业 占 30％
–不定期点名，两次未到者平时成绩减半，三次
未到取消考试资格
–作业请按时交，补交最多得及格分
• 期末考试 占 70％
工程电磁场
绪论
• 答疑：每周一、周四上午10:30-11:30
• 图书馆166 电气工程系 • 每周一交作业
• 训练分析问题、归纳问题的科学方法
• 培养用数学解决实际问题的能力
• 学习方法建议：注重物理概念，强调数学方法，培
养抽象思维能力，通过例题和习题充分理解电磁场 理论。独立完成作业！
工程电磁场
绪论
教材与参考书
• 《工程电磁场导论》冯慈璋，马西奎，高等教育
出版社 • 《工程电磁场原理》，倪光正，高等教育出版社， 2002年。
Simulate signal integrity
工程电磁场
绪论
现代电子技术
工程电磁场
绪论
在电气工程与电子工程中的地位 • 电磁场理论是理解、发展和实现一切与 电磁现象与电磁效应相关技术必不可少
的知识本源。
工程电磁场
绪论
课程性质
• 本课程是电气信息类专业本科生必修的一门技术基
础课，课程涵盖的内容是合格的电子、电气信息类
工程电磁场
绪论
在国防上的应用 • 隐身技术 • 防空导弹系统、预警系统 • 卫星通信、卫星遥感 • ……
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绪论
电磁场理论与现代通信技术
Calculate R, L, C Matrices Connectors Packages Cables
Plot fields PCB
Create SPICE netlists
理论。
工程电磁场
绪论
在电气工程与电子工程中的地位
• 电路理论和电磁场理论是电气工程与电子工程 学科基础课程。 • 电路理论：提供了计算由集总元件联接起来的 网络和系统行为的方法和理论。
• 电磁场理论：提供了解决所有电气工程与电子 工程问题的根本计算方法和理论，如集总元件 伏安关系的建立和难以用电路理论解决的电磁 问题等。