電磁場(chǎng)基本理論

電磁場(chǎng)基本理論第1頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)值法：全貌框圖第2頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁場(chǎng)基本理論

Section1:Maxwell'sEquations

Maxwell基本方程組、力學(xué)關(guān)系、本構(gòu)關(guān)系、邊界條件、電荷與能量守恒定理、Poynting‘s定理、介質(zhì)電磁模型、導(dǎo)體電磁模型、等離子電磁模型*問題考慮？？？主要知識(shí)點(diǎn)：第3頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1Maxwell’sEquationsThequantitiesDandBaretheelectricandmagneticfluxdensitiesandareinunitsof[coulomb/m2]and[weber/m2],or[tesla].Bisalsocalledthemagneticinduction.Thequantitiesρa(bǔ)ndJarethevolumechargedensityandelectriccurrentdensity(chargeflux)ofanyexternalcharges第4頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Thechargeandcurrentdensitiesρ,Jmaybethoughtofasthesourcesoftheelectromagneticfields.Thegeneratedelectricandmagneticfieldsareradiatedawayfromthesesourcesandcanpropagatetolargedistancestothereceivingantennas.Awayfromthesources,thatis,insource-freeregionsofpace,Maxwell’sequationstakethesimplerform:1.1Maxwell’sEquations第5頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2LorentzForceTheforceonachargeqmovingwithvelocityvinthepresenceofanelectricandmagneticfieldE,BiscalledtheLorentzforceandisgivenby:Volumechargeandcurrentdistributionsρ,Jarealsosubjectedtoforcesinthepresenceoffields.IfJarisesfromthemotionofchargeswithinthedistributionρ,thenJ=ρv第6頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Thequantityv·f=ρv·E=J·Erepresentsthepowerperunitvolumeoftheforcesactingonthemovingcharges,thatis,thepowerexpendedby(orlostfrom)thefieldsandconvertedintokineticenergyofthecharges,orheat.Ithasunitsof[watts/m3].Wewilldenoteitby1.2LorentzForceWewillfindthatelectromagneticenergyflowingintoaregionwillpartiallyincreasethestoredenergyinthatregionandpartiallydissipateintoheat第7頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3ConstitutiveRelations第8頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3ConstitutiveRelations第9頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ininhomogeneousmaterials,thepermittivitydependsonthelocationwithinthematerial:Inanisotropicmaterials,dependsonthex,y,zdirectionandtheconstitutiverelationsmaybewrittencomponent-wiseinmatrix(ortensor)form:Innonlinearmaterials,maydependonthemagnitudeEoftheappliedelectricfieldintheform:1.3ConstitutiveRelations第10頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Materialswithfrequency-dependentdielectricconstant(ω)arereferredtoasdispersive.1.3ConstitutiveRelations第11頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4BoundaryConditionsTheboundaryconditionsfortheelectromagneticfieldsacrossmaterialboundariesaregivenbelow:第12頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.5ConservationLaws第13頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.5ConservationLaws第14頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.8HarmonicTimeDependenceThroughtheinverseFouriertransform,generalsolutionsofMaxwell’sequationcanbebuiltaslinearcombinationsofsingle-frequencysolutions:第16頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Someinterestingtimeaveragesinelectromagneticwaveproblemsarethetimeaveragesoftheenergydensity,thePoyntingvector(energyflux),andtheohmicpowerlossesperunitvolume.第17頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.9.1SimpleModelsofDielectrics：電子基本電量；E：電場(chǎng)強(qiáng)度m:電子質(zhì)量：自諧振頻率；：電場(chǎng)頻率第18頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.9SimpleModelsofDielectrics

第19頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ConductorsSinceinametaltheconductionchargesareunbound,wemaytake第20頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.9.2SimpleModelsConductors第21頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Thesteady-statecurrentdensityresultsintheconventionalOhm’slaw:PowerLossesTodescribeamaterialwithbothdielectricandconductivityproperties,theconceptofeffectivedielectricconstantisused.1.9.2SimpleModelsConductors第22頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Aconvenientwaytoquantifythelossesisbymeansofthelosstangentdefinedintermsoftherealandimaginarypartsoftheeffectivedielectricconstant:Theoh