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工程电磁场导论准静态电磁场和边值问题知识点一、知识概述准静态电磁场和边值问题①基本定义：- 准静态电磁场呢，简单说就是一种近似的电磁场情况。
在一些情况下，电磁场变化不是那么快，就可以把它当作准静态的。
比如说电场或者磁场的变化率相对比较小的时候，就像是大家走路的时候一步一步慢慢走，而不是跑来跑去那种很剧烈的变化。
电场准静态的时候，可以近似用静电场的一些方法去分析，磁场准静态的时候也类似能用上一些静磁场的办法。
边值问题呢，就是在给定的边界条件下，去求解电磁场的问题。
就好比你要在一个限定的区域里，根据这个区域四周的情况来确定里面电磁场是啥样的，这个区域周围的情况就是边界条件。
②重要程度：- 在工程电磁场导论这个学科里，这可是很重要的一部分呢。
因为实际工程中很多电磁场的情况都可以用准静态的概念简化分析，让复杂的问题变得好理解一些。
边值问题相当于把电磁场的理论和实际应用连接起来的一座桥，如果搞不定边值问题，很多实际工程中的电磁场就没法准确计算和设计。
③前置知识：- 得先掌握静电场、静磁场的基本概念和计算方法。
比如说库仑定律得知道吧，安培定律这些也得有个印象。
就像你要学烧复杂的菜，那得先把切菜洗菜、基本的煎炒烹炸先学会。
④应用价值：- 在电气设备的设计里经常用到。
比如电机的电磁场分析，就可以用准静态电磁场的概念简化计算。
还有像变压器的设计，要考虑铁芯周围的磁场分布，这时候就会涉及到边值问题。
如果这些搞不清楚，电机可能性能就不好，变压器效率也上不去。
二、知识体系①知识图谱：- 准静态电磁场和边值问题在工程电磁场导论这个学科里就像是大树的树干分出来的一个大树枝。
它跟之前学的静电场、静磁场有联系，又为后面学习更复杂的时变电磁场打基础。
②关联知识：- 和麦克斯韦方程组里的各个方程关系密切。
像准静态电磁场很多时候就是在麦克斯韦方程组在特殊情况下的一种反映。
和电磁感应原理也有关联，因为磁场变化产生感应电场之类的。
③重难点分析：- 重点是确定不同情况下的准静态电磁场的近似条件，还有就是高效准确地根据边界条件求解边值问题。
电磁场的边值关系
电磁场的边值关系（Boundary Conditions of Electromagnetic Fields）指的是电磁场在介质的边界上的特定关系，它是电磁波在传播过程中的必要条件。
电磁场的边值关系分为两类，一类是对于电场E的边值关系，另一类是对于磁场H的边值关系。
在介质中，这两种边值关系是紧密联系的。
当电场E穿过介质的边界面时，它的法向分量和切向分量都必须满足特定的关系。
（1）法向分量的边值关系
介质的边界面上，电场E的法向分量在两侧必须相等，即：
E1n=E2n(E1n和E2n分别指介质1和介质2中的法向分量)
切向分量的边值关系表明当同一方向的介质具有不同的电介质常数时，电场的切向分量必须改变。
对于切向分量，边值条件给出：
其中t是电场的切向分量。
3、感性负载边值关系
Ht=0(Et指介质中的电场，Ht指磁场的切向分量)
4、电荷面边值关系
在电荷面（surface charge）处，边值条件根据垂直于表面和平行于表面的分量分别给出：
D1n-D2n=σ（Dn指电通量密度的垂直分量，σ指表面电荷密度）
总结：
电磁场在介质中的边值条件是电场和磁场的法向分量必须连续而且相等，切向分量必须满足介质电介质常数的改变，而感性负载和电荷面的情况则有不同的边值条件。
这些边值条件对于电磁波在导体中的散射以及无线电波的传输等问题都起到了至关重要的作用。
电磁场的边值关系电磁场是电磁学里一种由带电物体产生的一种物理场。
处于电磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。
电磁场与带电物体（电荷或电流）之间的相互作用可以用麦克斯韦方程和洛伦兹力定律来描述。
随时间变化着的电磁场。
时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别，出现一些由于时变而产生的效应。
这些效应有重要的应用，并推动了电工技术的发展。
电磁波是电磁场的一种运动形态。
然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。
电磁波为横波。
电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。
电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波。
波长越长的地面波，其衰减也越少。
电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。
发展历史：人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。
在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。
不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。
在这两点上和万有引力很相似。
18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。
但长期以来，人们只是发现了电和磁的现象，并没有发现电和磁之间的联系。
19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。
而后安培发现作用力的方向和电流的方向，以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。
不久之后，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就产生电流。
这些实验表明，在电和磁之间存在着密切的联系。
在电和磁之间的联系被发现以后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似，另一些方面却又有差别。
为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生围绕着导线的磁力线，电荷向各个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的概念。
