《電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)》課件

《電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)》ppt課件Contents目錄電磁場(chǎng)基本概念靜電場(chǎng)恒定磁場(chǎng)時(shí)變電磁場(chǎng)電磁波的傳播電磁場(chǎng)基本概念01是由電荷產(chǎn)生的，對(duì)電荷有作用力的場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，與電場(chǎng)中的位置和電荷有關(guān)。電場(chǎng)是由磁體或電流產(chǎn)生的，對(duì)磁體和電流有作用力的場(chǎng)。磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，與磁場(chǎng)中的位置和電流有關(guān)。磁場(chǎng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)是由變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)、相互依存形成的場(chǎng)。電磁場(chǎng)的性質(zhì)可以用電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和波速等物理量描述。是電磁場(chǎng)的一種表現(xiàn)形式，以波動(dòng)的形式傳播。電磁波的傳播速度等于光速，與頻率和介質(zhì)有關(guān)。電磁場(chǎng)與電磁波電磁波電磁場(chǎng)麥克斯韋方程組：是描述電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程組，包括高斯定理、法拉第電磁感應(yīng)定律和安培環(huán)路定律等。麥克斯韋方程組是電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)，對(duì)電磁波的傳播、輻射和散射等現(xiàn)象有重要應(yīng)用。麥克斯韋方程組靜電場(chǎng)02電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng)力的矢量，其方向與正電荷受力的方向相同，其大小等于單位電荷在該點(diǎn)所受的力。電位描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷的勢(shì)能，與電場(chǎng)強(qiáng)度和距離有關(guān)。電場(chǎng)強(qiáng)度與電位在任意閉合曲面內(nèi)的電荷量等于該閉合曲面所包圍的體積內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度的通量。高斯定理描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷密度的變化情況，與高斯定理相關(guān)。靜電場(chǎng)的散度高斯定理與靜電場(chǎng)的散度靜電場(chǎng)的環(huán)路定理描述電場(chǎng)線(xiàn)在閉合曲線(xiàn)上的環(huán)繞情況，與電勢(shì)梯度相關(guān)。電勢(shì)梯度描述電勢(shì)隨距離的變化情況，與電場(chǎng)線(xiàn)的方向和密度有關(guān)。靜電場(chǎng)的環(huán)路定理與電勢(shì)梯度電容與電容器電容描述電容器存儲(chǔ)電荷的能力，與電容器兩極板間的距離和面積有關(guān)。電容器由兩個(gè)平行金屬板組成的電子元件，用于存儲(chǔ)電荷。恒定磁場(chǎng)03磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量磁位磁感應(yīng)線(xiàn)磁通量密度磁感應(yīng)強(qiáng)度與矢量磁位01020304描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，表示為B。描述磁場(chǎng)分布的矢量場(chǎng)，表示為A。表示磁場(chǎng)方向的物理模型，與磁場(chǎng)方向垂直。表示磁場(chǎng)分布密度的物理量，與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。安培環(huán)路定律與恒定磁場(chǎng)的散度表示磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系，即磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。表示磁場(chǎng)在空間中的變化情況，與電流分布有關(guān)。表示磁場(chǎng)能量的物理量，與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比。表示磁場(chǎng)對(duì)物體的作用力，包括洛倫茲力和安培力。安培環(huán)路定律恒定磁場(chǎng)的散度磁場(chǎng)能量密度磁場(chǎng)力表示帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的作用力，與粒子運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。洛倫茲力當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，會(huì)在導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象?；魻栃?yīng)表示磁場(chǎng)對(duì)電流的阻礙作用，與導(dǎo)體材料的磁導(dǎo)率有關(guān)。磁阻效應(yīng)表示磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)尺寸的影響，與物質(zhì)的磁致伸縮系數(shù)有關(guān)。磁致伸縮效應(yīng)洛倫茲力與霍爾效應(yīng)時(shí)變電磁場(chǎng)04波動(dòng)方程描述電磁波在空間中傳播的微分方程，表達(dá)了電場(chǎng)和磁場(chǎng)隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律。麥克斯韋方程組由安培環(huán)路定律、法拉第電磁感應(yīng)定律和麥克斯韋-安培定律組成，是描述電磁場(chǎng)變化和傳播的基礎(chǔ)方程。波動(dòng)方程與麥克斯韋方程組坡印廷定理與能量守恒表述了電磁場(chǎng)能量流動(dòng)的定量關(guān)系，即電磁場(chǎng)能量密度的時(shí)間變化率等于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的外功率之和。坡印廷定理電磁場(chǎng)中的能量守恒定律，即電磁場(chǎng)能量的增加或減少等于流入或流出閉合曲面的凈功率。能量守恒描述天線(xiàn)輻射電磁波的有效電阻，與天線(xiàn)的輻射效率有關(guān)。輻射電阻相對(duì)于近區(qū)場(chǎng)的電磁場(chǎng)區(qū)域，其電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于天線(xiàn)尺寸，適用于遠(yuǎn)距離傳輸。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射電阻與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)電磁波的傳播05描述平面波在空間中傳播的數(shù)學(xué)方程，包含了波的振幅、頻率和波速等參數(shù)。平面波的波動(dòng)方程波前的穩(wěn)定性能量流動(dòng)方向平面波的波前在傳播過(guò)程中保持穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散或畸變。平面波的能量沿波矢量方向流動(dòng)，具有恒定的能量密度和傳播速度。030201平面波的傳播特性趨膚深度導(dǎo)電媒質(zhì)對(duì)電磁波的吸收程度與電磁波的頻率有關(guān)，可用趨膚深度來(lái)描述電磁波在媒質(zhì)中的穿透深度。表面阻抗導(dǎo)電媒質(zhì)的表面阻抗決定了電磁波在媒質(zhì)表面的反射和透射行為，對(duì)天線(xiàn)設(shè)計(jì)和電磁兼容性有重要影響。電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)與媒質(zhì)中的自由電荷相互作用，導(dǎo)致波的能量衰減和相位的改變。導(dǎo)電媒質(zhì)中的電磁波123電磁波在傳播過(guò)程中遇到不均勻媒質(zhì)或障礙物時(shí)，會(huì)發(fā)生散射和吸收，導(dǎo)致能量損失。散射與吸收的物理機(jī)制描述散射和吸收程度的物理量，散射系數(shù)決定了散射波的強(qiáng)度，吸收系數(shù)決定