电磁场理论总结ppt课件.ppt

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1、电磁场理论总结姜晓庆第二章产生电磁场的源——电荷、电流电荷：理想化实际带电系统的电荷分布形态分为四种形式：点电荷、体分布电荷、面分布电荷、线分布电荷电流：在电磁理论中，常用体电流、面电流和线电流来描述电流的分布状态。两种基本的场：静电场与恒定磁场静电场：库仑定律，场量——电场强度矢量高斯定理恒定磁场：安培力定律，场量——磁感应强度矢量安培环路定理媒质的电磁特性：媒质对电磁场的响应可分为三种情况：极化、磁化和传导。描述媒质电磁特性的参数为：介电常数、磁导率和电导率。极化：极化强度矢量极化电荷密度：电位移矢量：本构关系：——电

2、介质的电极化率（积分形式）（微分形式），磁化：磁化强度矢量磁化电流密度磁场强度矢量本构关系：（积分形式）（微分形式）其中，称为介质的磁化率（也称为磁化系数）。传导：电磁感应定律：感应电动势与位移电流感应电动势三种情况位移电流：全电流定律位移电流密度：——微分形式——积分形式麦克斯韦方程组（均匀媒质）边界条件理想介质理想导体第三章静态电磁场及边值问题的解静态电磁场：静电场、恒定电场和恒定磁场静电场：基本方程、本构关系、边界条件位函数电位差电位参考点电位的微分方程电位的边界条件电容在均匀介质中，有(1)假定两导体上分别带电荷+

3、q和-q；(2)计算两导体间的电场强度E；(4)求比值，即得出所求电容。(3)由，求出两导体间的电位差；静电场的能量电磁能量密度虚位移法计算静电力不变q不变恒定电场：基本方程、本构关系、边界条件漏电导(1)假定两电极间的电流为I；计算两电极间的电流密度矢量J；由J=E得到E;由，求出两导体间的电位差；(5)求比值，即得出所求电导。计算电导的方法一：计算电导的方法二：(1)假定两电极间的电位差为U；(2)计算两电极间的电位分布；(3)由得到E;(4)由J=E得到J;(5)由，求出两导体间电流；(6)求比值，即得出所求电

4、导。静电比拟法：基本方程静电场（区域）本构关系位函数边界条件恒定电场（电源外）对应物理量静电场恒定电场恒定磁场：基本方程、本构关系、边界条件矢量磁位矢量磁位的微分方程矢量磁位的边界条件称为库仑规范在无源区：电感自感:互感:纽曼公式——内自感；粗导体回路的自感：L=Li+Lo——外自感恒定磁场的能量对于多个载流回路，则有对于体分布电流，则有对于线性、各向同性介质，则有虚位移法求解磁场力静态场边值问题的类型不变不变第一类边值问题（或狄里赫利问题）第三类边值问题（或混合边值问题）第二类边值问题（或纽曼问题）在场域V的边界面S上给

5、定或的值，则泊松方程或拉普拉斯方程在场域V具有惟一值。惟一性定理的表述镜像法接地导体平面的镜像镜像法的原理镜像法的理论基础——解的惟一性定理确定镜像电荷的两条原则镜像电荷的确定的三要素q有效区域有效区域导体球面的镜像qPaq'aR'Rdd'q'rR'Raqdod'qPaq'rR'Rdd'q"导体圆柱面的镜像图2线电荷与导体圆柱的镜像图2两平行圆柱导体的电轴分离变量法第四章时变电磁场波动方程位函数洛仑兹条件达朗贝尔方程电磁能量及守恒关系坡印廷定理电磁能量密度：空间区域V中的电磁能量：积分形式：微分形式：坡印廷矢量唯一性定理在

6、以闭曲面S为边界的有界区域内V，如果给定t＝0时刻的电场强度和磁场强度的初始值，并且在t0时，给定边界面S上的电场强度的切向分量或磁场强度的切向分量，那么，在t>0时，区域V内的电磁场由麦克斯韦方程惟一地确定。时谐场场矢量的复数表示法复矢量的麦克斯韦方程定义：(W/m2)导电媒质的等效介电常数电介质的复介电常数同时存在极化损耗和欧姆损耗的介质亥姆霍兹方程c=-jσ/ω称为导电媒质的等效介电常数。导电媒质理想介质位函数洛仑兹条件达朗贝尔方程平均能流密度矢量第五章均匀平面波在无界空间的传播理想介质中的均匀平面波沿z方向传

7、播的均匀平面波的矢量之间的关系传播参数；沿传播方向的均匀平面波波的极化线极化：φ=0、±；φ=0，在1、3象限，φ=±，在2、4象限椭圆极化：其它情况；φ＞0，右旋，φ＜0，左旋圆极化：φ=±/2，Exm=Eym；取“＋”，右旋圆极化，取“－”，左旋圆极化电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差φ＝φx－φy对于沿+z方向传播的均匀平面波：导电媒质中的均匀平面波波动方程沿z轴传播的均匀平面波为瞬时值形式相伴的磁场瞬时值形式一般导电媒质中均匀平面波的传播参数本征阻抗传播常数弱导电媒质中

8、的均匀平面波的传播参数弱导电媒质：良导体中的均匀平面波的传播参数良导体：第六章均匀平面波的反射与透射均匀平面波对介质分界面的垂直入射导电媒质分界面媒质1中的入射波：媒质1中的反射波：媒质2中的透射波：理想导体表面故媒质1中的入射波：媒质1中的反射波：合成波的平均能流密度矢量理想导体表面上的感应电流理想介