习题讲解02 电磁场与电磁波课件.ppt

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1、电磁场与电磁波时变电磁场的基本内容法拉第电磁感应定律：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。其数学形式为位移电流位移电流是电位移矢量对时间的变化率它是为了消除电荷守恒定律与安培环路定理之间的矛盾而引入的传导电流是真实存在的，会产生焦耳损耗；而位移电流不是真实电流，不会产生焦耳损耗安培环路定律的修正：时变电磁场的基本内容麦克斯韦方程组时变电磁场的基本内容麦克斯韦方程组的限定形式在线性、均匀、各向同性介质中的麦克斯韦方程组5.3麦克斯韦方程

2、及边界条件麦克斯韦方程的边界条件若两种媒质均为理想介质，边界条件简化为若两种媒质中，1为理想介质，2为理想导体，边界条件简化为5.3麦克斯韦方程及边界条件坡印廷定理坡印廷定理的物理意义：单位时间内通过曲面S进入体积V的电磁能量等于单位时间内体积V内所增加的电磁场能量与损耗的能量之和5.3麦克斯韦方程及边界条件坡印廷矢量坡印廷矢量的物理意义：它表示单位时间内通过垂直于能量传输方向的单位面积的电磁能量，其方向就是电磁能量传输的方向时变电磁场的基本内容时谐电磁场以固定的角频率随时间作正弦（或余弦）变化的电磁场称为时谐电磁场电磁场的复数表

3、达式与瞬时表达式之间的转换时变电磁场的基本内容麦克斯韦方程组的复数形式（也称频域表达式）以及线性、均匀、各向同性介质中的频域麦克斯韦方程时变电磁场的基本内容时谐电磁场中电场与磁场之间的计算如果该时谐电磁场的表达式满足波的形式，那么无耗媒质中其中为传播方向单位矢量时变电磁场的基本内容平均坡印廷矢量无源媒质中的波动方程无源媒质中时谐电磁场的波动方程（亥姆霍兹方程）习题讲解四5.9将下列复数形式的场矢量变换成瞬时表达式，或相反的变换解：习题讲解四5.9将下列复数形式的场矢量变换成瞬时表达式，或相反的变换解：习题讲解四5.9将下列复数形式

4、的场矢量变换成瞬时表达式，或相反的变换解：习题讲解四5.9将下列复数形式的场矢量变换成瞬时表达式，或相反的变换解：习题讲解四5.9将下列复数形式的场矢量变换成瞬时表达式，或相反的变换解：习题讲解四例题已知下列电场强度的复数表达式，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四例题已知下列电场强度的复数表达式，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四例题已知下列电场强度的复数表达式，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四例题已知下列电场强度的复数表达式，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四例题已知某无耗媒质中的电场强度瞬时值

5、形式为，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四例题已知某无耗媒质中的电场强度瞬时值形式为，求相应的磁场强度的复数表达式解：习题讲解四5.7自由空间中，已知电场强度的表达式为求：（1）磁场强度的复数表达式；（2）坡印廷矢量的瞬时表达式；（3）平均坡印廷矢量。解：（1）习题讲解四5.7自由空间中，已知电场强度的表达式为求：（1）磁场强度的复数表达式；（2）坡印廷矢量的瞬时表达式；（3）平均坡印廷矢量。解：（2）习题讲解四5.7自由空间中，已知电场强度的表达式为求：（1）磁场强度的复数表达式；（2）坡印廷矢量的瞬时表达式；（3）平均

6、坡印廷矢量。解：（3）平面电磁波的基本内容平面电磁波：等相位面为平面的电磁波均匀平面波：等相位面为平面，且等相位面内各点场强相同的电磁波均匀平面波的一些参数电场强度的表达式角频率与频率相位相速相位常数（波数）波长波阻抗（本征阻抗）功率流密度（平均坡印廷矢量）平面电磁波的基本内容沿任意方向传播的均匀平面波的表达式平面波的传播方向磁场与电场的关系无耗媒质中均匀平面波的特征：TEM波（横电磁波）电场与磁场同相位振幅不变（无衰减）相速与频率无关（非色散）无耗媒质中均匀平面波的特征：TEM波（横电磁波）电场与磁场不同相位，二者之间存在固定的

7、相位差；衰减波；相速与频率有关（色散）平面电磁波的基本内容导电媒质的复介电常数其实部代表位移电流的贡献，不引起功率损耗其虚部代表传导电流的贡献，将引起功率损耗实部与虚部的比值可以用于媒质的分类在工程上，通常将复介电常数写为其中称为损耗正切角复介电常数对传播常数的影响α称为衰减常数，描述的是传播过程中振幅衰减的快慢β称为相位常数，描述的是传播过程中相位的变化导电媒质是色散媒质平面电磁波的基本内容良导体中的均匀平面波当时，导电媒质可以看做良导体趋肤效应当高频电磁波在良导体中传播时，电流集中在表面附近，从而导致导体的有效电阻增大，这就是

8、趋肤效应趋肤深度：是导体中的电磁波在其振幅降为导体表面处振幅的1/e时传播的距离表面阻抗平面电磁波的基本内容电磁波的极化电磁波电场在空间的取向称为电磁波的极化电磁波极化的分类线极化波圆极化波左旋右旋椭圆极化波电磁波的相速与群速波的等相位面移动的速度