電磁場(chǎng)與電磁波理論-概念歸納2334

電磁場(chǎng)理論B基本概念A(yù)．1．什么是等值面什么是矢量線等值面——所有具有相同數(shù)值的點(diǎn)組成的面★空間中所有的點(diǎn)均有等值面通過；★所有的等值面均互不相交；★同一個(gè)常數(shù)值可以有多個(gè)互不相交的等值面。矢量線（通量線）----一系列有方向的曲線。線上每一點(diǎn)的切線方向代表該點(diǎn)矢量場(chǎng)方向，$而橫向的矢量線密度代表該點(diǎn)矢量場(chǎng)大小。例如，電場(chǎng)中的電力線、磁場(chǎng)中的磁力線。2．什么是右手法則或右手螺旋法則本課程中的應(yīng)用有哪些（圖）右手定則是指當(dāng)食指指向矢量A的方向，中指指向矢量B的方向，則大拇指的指向就是矢量積C=A*B的方向。右手法則又叫右手螺旋法則，即矢量積C=A*B的方向就是A轉(zhuǎn)到矢在右手螺旋從矢量量B的前進(jìn)方向。(）本課程中的應(yīng)用：★無限長(zhǎng)直的恒定線電流的方向與其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向?！锲矫骐姶?．什么是電偶極子電偶極矩矢量是如何定義的電偶極子的電磁場(chǎng)分布是怎樣的偶極子——電介在電場(chǎng)的作用下對(duì)等值異號(hào)的點(diǎn)波的電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向和傳播方向。電質(zhì)中的分子所形成的一電荷?！?】電偶極矩矢量——大小等于點(diǎn)電荷的電量和間距的乘積，方向由負(fù)電荷指向正電荷。})4.麥克斯韋積分和微分方程組的瞬時(shí)形式和復(fù)數(shù)形式；積分形式：微分方式：,（1）安培環(huán)路定律（2）電磁感應(yīng)定律、（3）磁通連續(xù)性定律（4）高斯定律:5.結(jié)構(gòu)方程】<6.什么是電磁場(chǎng)邊界條件它們是如何得到的（圖）邊界條件——由麥克斯韋方程組的積分形式出發(fā)，得到的到場(chǎng)量在不同媒質(zhì)交界面上應(yīng)滿足的關(guān)系式（近似式）。邊界條件是在無限大平面的情況得到的，但是它們適用于曲率半徑足夠大的光滑曲面。$。7.不同媒質(zhì)分界面上以及理想導(dǎo)體表面上電磁場(chǎng)邊界條件及其物理意義；（1）導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的邊界條件》￥：★導(dǎo)電媒質(zhì)分界面上不存在傳導(dǎo)面電流，但可以有面電荷。在不同媒質(zhì)分界面上，電場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量、磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量和磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量永遠(yuǎn)是連續(xù)的（2）理想導(dǎo)邊界條件★理想導(dǎo)體內(nèi)部，時(shí)變電磁場(chǎng)處處為零。導(dǎo)體表面可以存在時(shí)變的面電流和面電荷。體表面的`；電磁場(chǎng)邊界條件一般形式的標(biāo)量形式和矢量形式￥!★理想導(dǎo)體表面上不存在電場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量和磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量。★電力線總是垂直于理想導(dǎo)體表面的，而磁力線總是平行于理想導(dǎo)體表面的?！锎艌?chǎng)強(qiáng)度的切向分量等于面電流密度的大小，導(dǎo)體表面的外法線、磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量和面電流三者的方向滿足右手螺旋法則。★}電位移的法向分量等于面電荷密度的大小?！铮?）理想介質(zhì)分界面的邊界條件》^{理想媒質(zhì)分界面上電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量是連續(xù)的。磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量和電位移法向分量也是連續(xù)的。8.什么是靜電場(chǎng)折射定律（圖）~在界面上電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?qū)?huì)發(fā)生突變|>9．直接積分法的基本概念；直接求解一維電位分布所滿足的二階常微分方程，即直接求解一維的泊松方程（有源區(qū)）或一維的拉普拉斯方程（無源區(qū)）的方法。10．分離變量法的基本概念；將待求的多變量的未知函數(shù)分離成多個(gè)單變量的函數(shù)后分別進(jìn)行求解的方法。11．什么是鏡像法導(dǎo)體平面和導(dǎo)體球面的鏡像電荷是如何確定的（圖）~用鏡像電荷代替導(dǎo)體面或介質(zhì)面的影響，利用原電荷和鏡像電荷來求解場(chǎng)分布的方法。★點(diǎn)電荷關(guān)于無限大導(dǎo)體平面的鏡像電荷——大小相等、極性相反，位置以平面為對(duì)稱。~,；【1】線電荷與無限大導(dǎo)體平面的鏡像法~(個(gè)。當(dāng)夾角90度時(shí)，點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電位分布為當(dāng)夾為60度時(shí)，線電荷產(chǎn)生的電位分布為★★'、（2）點(diǎn)電荷關(guān)于導(dǎo)體球面的鏡像法【1】接地球（殼）外的點(diǎn)電荷的鏡像法·】【2】接地球殼內(nèi)的點(diǎn)電荷的鏡像法}、導(dǎo)體球面的鏡像法特點(diǎn)電荷在接地球的外部時(shí)，總的感應(yīng)電荷等于鏡像電荷，但是電量小于實(shí)際的電荷。電荷在接地球殼內(nèi)部時(shí)，總的感應(yīng)電荷也是等于鏡像電荷，其電量也等于實(shí)際的點(diǎn)電荷的電量。12．什么是靜電比擬法它有什么用處?kù)o電比擬法——借助靜電場(chǎng)的計(jì)算方法或者計(jì)算結(jié)果來得到導(dǎo)體內(nèi)恒定電場(chǎng)問題的解。或者借助已有的導(dǎo)體內(nèi)恒定電場(chǎng)的計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果得到靜電問題的解。用處：根據(jù)靜電比擬法可知電容器中電流分布以及電容器的漏電導(dǎo)^-、…導(dǎo)體內(nèi)（源區(qū)除外）恒定電場(chǎng)基本方程以及邊界條件與理想介質(zhì)內(nèi)（源區(qū)除外）靜電場(chǎng)的基本方程和邊界條件源外的恒定電場(chǎng)無源區(qū)的靜電場(chǎng)場(chǎng)方程結(jié)構(gòu)方程位函數(shù)方程.邊界條件13．什么是恒定磁場(chǎng)折射定律（圖）14．|14.靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)和時(shí)諧電磁場(chǎng)的位函數(shù)的基本概念：（定義、微分方程、滯后位）}靜電場(chǎng)——由靜止電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)：★若導(dǎo)體中存在有恒定電流，則該導(dǎo)體內(nèi)部必然存在一個(gè)不隨時(shí)間而變化的電場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)電荷做定向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)電場(chǎng)就是導(dǎo)體內(nèi)部的恒定電場(chǎng)。恒定電場(chǎng)也是時(shí)變電磁場(chǎng)的特殊情形。恒定電場(chǎng)基本方程和邊界條件也是麥克斯韋方程組和時(shí)變電磁場(chǎng)的邊界條件在各類場(chǎng)量均不隨時(shí)間而變化時(shí)的特殊情形★★當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部流過恒定電流時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷密度和電流密度均不隨時(shí)間而變化。導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)應(yīng)為無旋場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)部的體電流密度的散度應(yīng)為零?！飳?dǎo)體內(nèi)部恒定電場(chǎng)的微分方程★★#★★時(shí)諧電磁場(chǎng)——場(chǎng)量的諸分量都隨時(shí)間做正弦或余弦形式的變化，即隨時(shí)間做簡(jiǎn)諧變化?！飼r(shí)諧電磁場(chǎng)位函數(shù)的定義。15、時(shí)諧電磁場(chǎng)的達(dá)蘭貝爾方程（波動(dòng)方程）和亥母霍茲方程（復(fù)波動(dòng)方程）位函數(shù)的達(dá)蘭貝爾方程（波動(dòng)方程）.·★滯后位——積分表示式中的第一項(xiàng)，代表了從源點(diǎn)向場(chǎng)點(diǎn)傳播的電磁波——入射波★★\超前位——積分表示式中的第二項(xiàng)，代表了從場(chǎng)點(diǎn)向源點(diǎn)傳播的電磁波——反射波★★在無限大空間中，沒有任何障礙物，也就不會(huì)有反射波，即不可能存在超前位，只有滯后位?！餆o源區(qū)的位函數(shù)的亥姆霍茲方程無源區(qū)的電磁場(chǎng)的亥姆霍茲方程16、坡印亭定理及其物理意義》電磁波的傳播伴隨著電磁能量的傳遞?；蛘哒f，電磁能量以電磁波的形式在空間傳播以送到遠(yuǎn)方的接收點(diǎn)。電磁能量在傳播的過程中滿足能量守恒定律。能量守恒定律——能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變。17、什么是均勻平面波的極化均勻平面波的極化有什么特點(diǎn)極化（偏振）——空間各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量隨時(shí)間變化的特性或各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的頂點(diǎn)極化的形式完全相同，只是變化的起始點(diǎn)不同；/極化可以分為線極化、圓極化和橢圓極化三種，而圓極化和橢圓極化又反相時(shí)，對(duì)應(yīng)的均勻平面波是線極化場(chǎng)的對(duì)應(yīng)的均勻平面波是圓兩個(gè)分量的幅度相等且初相位相差90度時(shí)，★將大拇指指向波的傳播方向，其余的四指指向電場(chǎng)矢量頂點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向，符合右手螺旋關(guān)系的稱為右旋（正旋）極化波，符合左手螺旋關(guān)系的稱為左旋（反旋）極化波19、什么是傳播常數(shù)什么是衰減常數(shù)什么是相位常數(shù)導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播的均勻平面波具有什么特點(diǎn)★導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播常數(shù),!（1）仍然是橫電磁波，即TEM波。（2）傳播常數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)，它表明在電磁波的傳播過程中，場(chǎng)強(qiáng)的相位按規(guī)律隨的增加而滯后，場(chǎng)強(qiáng)的振幅按規(guī)律隨的增加而衰減。（3）波阻抗是復(fù)數(shù)。這說明電場(chǎng)和磁場(chǎng)在時(shí)間上不同相。磁場(chǎng)的相位落后于電場(chǎng)。（5）導(dǎo)電媒質(zhì)中的相速和波長(zhǎng)、20、什么是色散什么是導(dǎo)電媒質(zhì)的色散★色散——由于實(shí)際中的信號(hào)總是含有不同的頻率分量，如果這些不同的頻率分量的相速不同的話，將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不能正常傳播，出現(xiàn)失真。這種現(xiàn)象稱為色散（或頻散）現(xiàn)象。★色散媒質(zhì)——具有色散現(xiàn)象的媒質(zhì)就稱為色散媒質(zhì)。由于在導(dǎo)電媒質(zhì)中，電磁波的相速不是常數(shù)，所以導(dǎo)電媒質(zhì)就是一種色散媒質(zhì)。當(dāng)電磁波在無限大的理想介質(zhì)中傳播時(shí)，其相速是與頻率無關(guān)的常數(shù)，因此不會(huì)出現(xiàn)色散。21、什么是趨膚效應(yīng)什么是趨膚深度（透入深度）★趨膚效應(yīng)——當(dāng)電磁波垂直進(jìn)入良導(dǎo)體后，場(chǎng)強(qiáng)以及電流密度隨著電磁波透入導(dǎo)體深度的增加而迅速衰減。場(chǎng)強(qiáng)以及電流密度主要分布在導(dǎo)體表面，這種現(xiàn)象就是所謂的“趨膚效應(yīng)”?！铩镖吥w深度——電磁波的場(chǎng)強(qiáng)振幅衰減到表面值的所經(jīng)過的距離`…—22、均勻平面波對(duì)不同媒質(zhì)分界面的垂直射入的基本概念；（圖）★垂直入射——入射波的方向垂直于分界面23、均勻平面波對(duì)不同媒質(zhì)分界面的斜入射的基本概念；（入射面，垂直極化入射，平行極化入射，反射定律，折射定律，全反射，全折射）★斜入射——均勻平面波以任一角度向理想介質(zhì)平面入射★入射面——由入射線和界面法線所確定的平面，也即入射線、反射線、折射線和分界面的法★線所共有的平面?！锎怪睒O化波的斜入射——入射波的電場(chǎng)垂直于入射面★平行極化波的斜入射——入射波的電場(chǎng)平行于入射面★在垂直極化波斜入射的★可以利用無反射條件下，不可能出現(xiàn)無反射現(xiàn)象