電磁場(chǎng)理論復(fù)習(xí)課件

電磁場(chǎng)與電磁波

復(fù)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波

1第一章矢量分析一、矢量的代數(shù)運(yùn)算二、標(biāo)量的梯度三、矢量的散度和旋度散度定理和斯托克斯定理第一章矢量分析一、矢量的代數(shù)運(yùn)算二、標(biāo)量的梯度三、矢量的散2四、坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系注意哪些坐標(biāo)系的單位矢量是常矢量哪些坐標(biāo)系的單位矢量是變矢量三種坐標(biāo)系的構(gòu)成，線元，面元，體元和矢量及矢量運(yùn)算在三種坐標(biāo)系中的表示，重點(diǎn)掌握矢量運(yùn)算在直角坐標(biāo)系中的表示四、坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系注意哪些坐標(biāo)系的單3第二章靜電場(chǎng)一、靜電場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、電位電位的定義，靜電場(chǎng)力做功與電位的關(guān)系電位與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系第二章靜電場(chǎng)一、靜電場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、電位電位的定義4四、分界面的邊界條件五、靜電場(chǎng)能量三、泊松方程與拉普拉斯方程泊松方程拉普拉斯方程根據(jù)靜電場(chǎng)的泊松方程或拉普拉斯方程及邊界條件求解靜電場(chǎng)的邊值問題四、分界面的邊界條件五、靜電場(chǎng)能量三、泊松方程與拉普拉斯方程5六、電容電容的定義：會(huì)求解諸如平板電容等電容器的電容電容的儲(chǔ)能：六、電容電容的定義：電容的儲(chǔ)能：6第三章恒定電流與恒定電場(chǎng)一、恒定電場(chǎng)的基本方程2.電流連續(xù)性方程3.恒定電場(chǎng)的基本方程1.歐姆定律第三章恒定電流與恒定電場(chǎng)一、恒定電場(chǎng)的基本方程2.電流連續(xù)74.恒定電場(chǎng)的邊界條件5.焦耳定律微分形式會(huì)計(jì)算電阻及功率損耗4.恒定電場(chǎng)的邊界條件5.焦耳定律微分形式會(huì)計(jì)算電阻及功率損8第四章恒定電流的磁場(chǎng)一、恒定磁場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、恒定磁場(chǎng)的邊界條件比奧-薩伐爾定律，安培定律第四章恒定電流的磁場(chǎng)一、恒定磁場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、恒定9三、磁場(chǎng)能量四、電感，自感與互感電感的定義：自感與互感的計(jì)算三、磁場(chǎng)能量四、電感，自感與互感電感的定義：自感與互感的計(jì)算10第五章時(shí)變電磁場(chǎng)一、麥克斯韋方程組的基本形式1.積分形式全電流安培環(huán)路定理電磁感應(yīng)定律磁通連續(xù)性原理高斯定理第五章時(shí)變電磁場(chǎng)一、麥克斯韋方程組的基本形式1.積分形式全112.微分形式2.微分形式12二、結(jié)構(gòu)方程三、電磁場(chǎng)的邊界條件1.邊界條件的一般形式n從2指向1二、結(jié)構(gòu)方程三、電磁場(chǎng)的邊界條件1.邊界條件的一般形式n從132.邊界條件的特殊形式理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體分界面理想介質(zhì)與理想介質(zhì)分界面2.邊界條件的特殊形式理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體分界面理想介質(zhì)與理14四、電磁場(chǎng)能量與能流2.坡應(yīng)廷矢量瞬時(shí)值1.電磁能量密度瞬時(shí)值坡印廷矢量（電磁能流密度矢量）3.坡應(yīng)廷定理及其物理意義四、電磁場(chǎng)能量與能流2.坡應(yīng)廷矢量瞬時(shí)值1.電磁能量密度瞬時(shí)15五、復(fù)矢量的麥克斯韋方程時(shí)諧場(chǎng)的瞬時(shí)表達(dá)式與相量（復(fù)數(shù)）表達(dá)式五、復(fù)矢量的麥克斯韋方程時(shí)諧場(chǎng)的瞬時(shí)表達(dá)式與相量（復(fù)數(shù)）表達(dá)16六、亥姆霍茲方程無源理想介質(zhì)中的齊次波動(dòng)方程六、亥姆霍茲方程無源理想介質(zhì)中的齊次波動(dòng)方程17七、時(shí)諧場(chǎng)的位函數(shù)達(dá)朗貝爾方程洛倫茲規(guī)范七、時(shí)諧場(chǎng)的位函數(shù)達(dá)朗貝爾方程洛倫茲規(guī)范182.坡應(yīng)廷矢量的時(shí)間平均值八、平均能量密度和平均能流密度矢量

1.平均能量密度用復(fù)矢量表示平均值復(fù)坡應(yīng)廷矢量2.坡應(yīng)廷矢量的時(shí)間平均值八、平均能量密度和平均能流密度矢19第六章無界空間平面波的傳播一、理想介質(zhì)中的均勻平面波1.波動(dòng)方程2.波動(dòng)方程的解沿任意方向傳播的均勻平面波沿+z方向傳播的均勻平面波第六章無界空間平面波的傳播一、理想介質(zhì)中的均勻平面波203.傳播特性參數(shù)本征阻抗

3.傳播特性參數(shù)本征阻抗21波長(zhǎng)λ

相速度

平均能流密度波長(zhǎng)λ相速度平均能流密度22三、有耗介質(zhì)和良導(dǎo)體中的平面電磁波有耗介質(zhì)中的平面電磁波復(fù)本征阻抗復(fù)波數(shù)

三、有耗介質(zhì)和良導(dǎo)體中的平面電磁波有耗介質(zhì)中的平面電磁波復(fù)本23低損耗媒質(zhì)中的電磁波

低損耗媒質(zhì)中的電磁波24良導(dǎo)體中的電磁波

趨膚深度

良導(dǎo)體中的電磁波趨膚深度25二、波的極化1.極化的概念2.極化的類型3.極化的類型的判斷線極化，圓極化（左旋，右旋），橢圓極化（右旋，左旋）二、波的極化1.極化的概念2.極化的類型3.極化的類型的判261.對(duì)理想導(dǎo)體平面的垂直入射入射波

反射波

合成波為駐波

第七章平面電磁波的反射與透射一、均勻平面波對(duì)分界面的垂直入射1.對(duì)理想導(dǎo)體平面的垂直入射入射波反射波合成波為駐波第272.對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射入射波

反射波

2.對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射入射波反射波28透射波

介質(zhì)1中的合成波

透射波介質(zhì)1中的合成波293.相關(guān)參數(shù)反射系數(shù)透射系數(shù)對(duì)理想導(dǎo)體駐波系數(shù)3.相關(guān)參數(shù)反射系數(shù)透射系數(shù)對(duì)理想導(dǎo)體駐波系數(shù)30二、均勻平面波對(duì)分界面的斜入射斜入射均勻平面波的一般表達(dá)式入射波反射波透射波二、均勻平面波對(duì)分界面的斜入射斜入射均勻平面波的一般表達(dá)式入311.垂直極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波1.垂直極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波32相位匹配條件菲涅爾公式相位匹配條件菲涅爾公式332.平行極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波2.平行極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波343.全反射和臨界角4.無反射和布儒斯特角垂直極化時(shí)不存在無反射平行極化時(shí)3.全反射和臨界角4.無反射和布儒斯特角垂直極化時(shí)不存在無反35第十章電磁波在波導(dǎo)中的傳播一、行波的類型TEMTMTE二、導(dǎo)行電磁波的分析方法縱向場(chǎng)法第十章電磁波在波導(dǎo)中的傳播一、行波的類型TEMT36三、導(dǎo)行電磁波的傳播條件及特性對(duì)于TEN波不存在截止條件對(duì)于TM,TE波存在截止條件：對(duì)于矩形波導(dǎo)TM,TE波的截止參數(shù)：

截止波數(shù)：

截止頻率：

截止波長(zhǎng)：

三、導(dǎo)行電磁波的傳播條件及特性對(duì)于TEN波不存在截止條件對(duì)于37相位常數(shù)波導(dǎo)波長(zhǎng)相速度TM,TE波的傳播特性參數(shù)：

波阻抗相位常數(shù)波導(dǎo)波長(zhǎng)相速度TM,TE波的傳播特性參數(shù)：波阻抗38四、矩形波導(dǎo)中的主模當(dāng)時(shí)，矩形波導(dǎo)中的主模為TE10模主模的特征量

會(huì)判斷矩形波導(dǎo)中的傳播模式四、矩形波導(dǎo)中的主模當(dāng)時(shí)，矩形波導(dǎo)中的391，空氣（介電常數(shù)ε1=ε0）與電介質(zhì)（介電常數(shù)ε2=6ε0）的分界面是z=0的平面。若已知空氣中的電場(chǎng)強(qiáng)度為，求電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度2，兩塊成30°的接地導(dǎo)體板，角形區(qū)域內(nèi)有電荷+q。若用鏡像法求解區(qū)域的電位分布，求鏡像電荷的數(shù)目。3.一空心矩形波導(dǎo)工作于9GHz。若波導(dǎo)尺寸為a=2cm，b=1cm，求該波導(dǎo)中可能的傳播模式。1，空氣（介電常數(shù)ε1=ε0）與電介質(zhì)（介電常數(shù)ε2=6ε0404，已知矢量求：（1）該矢量的旋度和散度。（2）該矢量能否表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度？說明原因。4，已知矢量求：415，如圖1所示，在面積為S，相距為2d的平板電容器里，填充厚度各為d，介電常數(shù)各為ε1和ε2的介質(zhì)。將電容器兩極板接到電壓為U0的直流電源上。求：

（1）電容器中的電位與電場(chǎng)的分布；

（2）電容器極板所帶的電量；

（3）電容器的電容值；（4）電容器中的電場(chǎng)能量。圖15，如圖1所示，在面積為S，相距為2d的平板電容器里，填充厚426，如圖2所示，x<0的半空間充滿磁導(dǎo)率為μ的磁介質(zhì)，x>0的半空間為空氣。有一無限長(zhǎng)細(xì)直導(dǎo)線位于z軸上，導(dǎo)線上的電流為I，在xoz平面內(nèi)有一個(gè)與細(xì)導(dǎo)線共面的圓環(huán)形線框。試求：（1）電流I產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（2）細(xì)導(dǎo)線與圓環(huán)形線框間的互感。圖26，如圖2所示，x<0的半空間充滿磁導(dǎo)率為μ的磁介質(zhì)，x437，空氣中有一正弦均勻平面波，其電場(chǎng)強(qiáng)度的復(fù)數(shù)形式為求：（1）磁場(chǎng)強(qiáng)度（2）平均坡印廷矢量（3）當(dāng)此波與另一個(gè)均勻平面波疊加時(shí)，其合成波的極化特性；（4）當(dāng)合成波垂直入射到位于y=0平面上的理想導(dǎo)體板上時(shí)，反射波的極化特性及此時(shí)理想導(dǎo)體表面的電流密度。7，空氣中有一正弦均勻平面波，其電場(chǎng)強(qiáng)度的復(fù)數(shù)形式為求：疊加44電磁場(chǎng)與電磁波

復(fù)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波

45第一章矢量分析一、矢量的代數(shù)運(yùn)算二、標(biāo)量的梯度三、矢量的散度和旋度散度定理和斯托克斯定理第一章矢量分析一、矢量的代數(shù)運(yùn)算二、標(biāo)量的梯度三、矢量的散46四、坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系注意哪些坐標(biāo)系的單位矢量是常矢量哪些坐標(biāo)系的單位矢量是變矢量三種坐標(biāo)系的構(gòu)成，線元，面元，體元和矢量及矢量運(yùn)算在三種坐標(biāo)系中的表示，重點(diǎn)掌握矢量運(yùn)算在直角坐標(biāo)系中的表示四、坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系注意哪些坐標(biāo)系的單47第二章靜電場(chǎng)一、靜電場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、電位電位的定義，靜電場(chǎng)力做功與電位的關(guān)系電位與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系第二章靜電場(chǎng)一、靜電場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、電位電位的定義48四、分界面的邊界條件五、靜電場(chǎng)能量三、泊松方程與拉普拉斯方程泊松方程拉普拉斯方程根據(jù)靜電場(chǎng)的泊松方程或拉普拉斯方程及邊界條件求解靜電場(chǎng)的邊值問題四、分界面的邊界條件五、靜電場(chǎng)能量三、泊松方程與拉普拉斯方程49六、電容電容的定義：會(huì)求解諸如平板電容等電容器的電容電容的儲(chǔ)能：六、電容電容的定義：電容的儲(chǔ)能：50第三章恒定電流與恒定電場(chǎng)一、恒定電場(chǎng)的基本方程2.電流連續(xù)性方程3.恒定電場(chǎng)的基本方程1.歐姆定律第三章恒定電流與恒定電場(chǎng)一、恒定電場(chǎng)的基本方程2.電流連續(xù)514.恒定電場(chǎng)的邊界條件5.焦耳定律微分形式會(huì)計(jì)算電阻及功率損耗4.恒定電場(chǎng)的邊界條件5.焦耳定律微分形式會(huì)計(jì)算電阻及功率損52第四章恒定電流的磁場(chǎng)一、恒定磁場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、恒定磁場(chǎng)的邊界條件比奧-薩伐爾定律，安培定律第四章恒定電流的磁場(chǎng)一、恒定磁場(chǎng)的基本方程結(jié)構(gòu)方程二、恒定53三、磁場(chǎng)能量四、電感，自感與互感電感的定義：自感與互感的計(jì)算三、磁場(chǎng)能量四、電感，自感與互感電感的定義：自感與互感的計(jì)算54第五章時(shí)變電磁場(chǎng)一、麥克斯韋方程組的基本形式1.積分形式全電流安培環(huán)路定理電磁感應(yīng)定律磁通連續(xù)性原理高斯定理第五章時(shí)變電磁場(chǎng)一、麥克斯韋方程組的基本形式1.積分形式全552.微分形式2.微分形式56二、結(jié)構(gòu)方程三、電磁場(chǎng)的邊界條件1.邊界條件的一般形式n從2指向1二、結(jié)構(gòu)方程三、電磁場(chǎng)的邊界條件1.邊界條件的一般形式n從572.邊界條件的特殊形式理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體分界面理想介質(zhì)與理想介質(zhì)分界面2.邊界條件的特殊形式理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體分界面理想介質(zhì)與理58四、電磁場(chǎng)能量與能流2.坡應(yīng)廷矢量瞬時(shí)值1.電磁能量密度瞬時(shí)值坡印廷矢量（電磁能流密度矢量）3.坡應(yīng)廷定理及其物理意義四、電磁場(chǎng)能量與能流2.坡應(yīng)廷矢量瞬時(shí)值1.電磁能量密度瞬時(shí)59五、復(fù)矢量的麥克斯韋方程時(shí)諧場(chǎng)的瞬時(shí)表達(dá)式與相量（復(fù)數(shù)）表達(dá)式五、復(fù)矢量的麥克斯韋方程時(shí)諧場(chǎng)的瞬時(shí)表達(dá)式與相量（復(fù)數(shù)）表達(dá)60六、亥姆霍茲方程無源理想介質(zhì)中的齊次波動(dòng)方程六、亥姆霍茲方程無源理想介質(zhì)中的齊次波動(dòng)方程61七、時(shí)諧場(chǎng)的位函數(shù)達(dá)朗貝爾方程洛倫茲規(guī)范七、時(shí)諧場(chǎng)的位函數(shù)達(dá)朗貝爾方程洛倫茲規(guī)范622.坡應(yīng)廷矢量的時(shí)間平均值八、平均能量密度和平均能流密度矢量

1.平均能量密度用復(fù)矢量表示平均值復(fù)坡應(yīng)廷矢量2.坡應(yīng)廷矢量的時(shí)間平均值八、平均能量密度和平均能流密度矢63第六章無界空間平面波的傳播一、理想介質(zhì)中的均勻平面波1.波動(dòng)方程2.波動(dòng)方程的解沿任意方向傳播的均勻平面波沿+z方向傳播的均勻平面波第六章無界空間平面波的傳播一、理想介質(zhì)中的均勻平面波643.傳播特性參數(shù)本征阻抗

3.傳播特性參數(shù)本征阻抗65波長(zhǎng)λ

相速度

平均能流密度波長(zhǎng)λ相速度平均能流密度66三、有耗介質(zhì)和良導(dǎo)體中的平面電磁波有耗介質(zhì)中的平面電磁波復(fù)本征阻抗復(fù)波數(shù)

三、有耗介質(zhì)和良導(dǎo)體中的平面電磁波有耗介質(zhì)中的平面電磁波復(fù)本67低損耗媒質(zhì)中的電磁波

低損耗媒質(zhì)中的電磁波68良導(dǎo)體中的電磁波

趨膚深度

良導(dǎo)體中的電磁波趨膚深度69二、波的極化1.極化的概念2.極化的類型3.極化的類型的判斷線極化，圓極化（左旋，右旋），橢圓極化（右旋，左旋）二、波的極化1.極化的概念2.極化的類型3.極化的類型的判701.對(duì)理想導(dǎo)體平面的垂直入射入射波

反射波

合成波為駐波

第七章平面電磁波的反射與透射一、均勻平面波對(duì)分界面的垂直入射1.對(duì)理想導(dǎo)體平面的垂直入射入射波反射波合成波為駐波第712.對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射入射波

反射波

2.對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射入射波反射波72透射波

介質(zhì)1中的合成波

透射波介質(zhì)1中的合成波733.相關(guān)參數(shù)反射系數(shù)透射系數(shù)對(duì)理想導(dǎo)體駐波系數(shù)3.相關(guān)參數(shù)反射系數(shù)透射系數(shù)對(duì)理想導(dǎo)體駐波系數(shù)74二、均勻平面波對(duì)分界面的斜入射斜入射均勻平面波的一般表達(dá)式入射波反射波透射波二、均勻平面波對(duì)分界面的斜入射斜入射均勻平面波的一般表達(dá)式入751.垂直極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波1.垂直極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波76相位匹配條件菲涅爾公式相位匹配條件菲涅爾公式772.平行極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波2.平行極化波對(duì)理想介質(zhì)表面的斜入射入射波反射波透射波783.全反射和臨界角4.無反射和布儒斯特角垂直極化時(shí)不存在無反射平行極化時(shí)3.全反射和臨界角4.無反射和布儒斯特角垂直極化時(shí)不存在無反79第十章電磁波在波導(dǎo)中的傳播一、行波的類型TEMTMTE二、導(dǎo)行電磁波的分析方法縱向場(chǎng)法第十章電磁波在波導(dǎo)中的傳播一、行波的類型TEMT80三、導(dǎo)行電磁波的傳播條件及特性對(duì)于TEN波不存在截止條件對(duì)于TM,TE波存在截止條件：對(duì)于矩形波導(dǎo)TM,TE波的截止參數(shù)：

截止波數(shù)：

截止頻率：

截止波長(zhǎng)：

三、導(dǎo)行電磁波的傳播條件及特性對(duì)于TEN波不存在截止條件對(duì)于81相位常數(shù)波導(dǎo)波長(zhǎng)相速度TM,TE波的傳播特性參數(shù)：

波阻抗相位常數(shù)波導(dǎo)波長(zhǎng)相速度TM,TE波的傳播特性參數(shù)：波阻抗82四、矩形波導(dǎo)中的主模當(dāng)時(shí)，矩形波導(dǎo)中的主模為TE10模主模的特征量

會(huì)判斷矩形波導(dǎo)中的傳播模式四、矩形波導(dǎo)中的主模當(dāng)時(shí)，矩形波導(dǎo)中的831，空氣（介電常數(shù)ε1=ε0）與電介質(zhì)（介電常數(shù)ε2=6ε0）的分界面是z=0的平面。若已知空氣中的電場(chǎng)強(qiáng)度為，求電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度2，兩塊成30°的接地導(dǎo)體板，角形區(qū)域內(nèi)有電荷+q