电磁场电磁波复习重点
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电磁场与电磁波知识点总结知乎
电磁场和电磁波是物理学中的重要基础知识,涉及到电学、磁学、波动光学等多个领域。
下面是对电磁场和电磁波的一些重要知识点总结:
1. 电场和磁场:电场是指空间中由电荷引起的电力作用,磁场是指空间中由电流引起的磁力作用。
电场和磁场都是矢量场,可以用矢量图形表示。
2. 麦克斯韦方程组:麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的基本方程,包括四个方程:高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
3. 电磁波:电磁波是由电场和磁场相互作用引起的一种波动现象,包括无线电波、可见光、紫外线、X射线等。
电磁波具有波长、频率等特征,可以用波动方程表示。
4. 偏振:偏振是指电磁波中电场矢量的振动方向。
根据电场矢量的振动方向,电磁波可以分为线偏振、圆偏振和不偏振等。
5. 折射和反射:当电磁波从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射现象,即波的传播方向改变。
同时,当电磁波遇到介质的边界时,会发生反射现象,即波发生反向传播。
折射和反射现象可以用斯涅尔定律和菲涅尔公式计算。
6. 衍射和干涉:电磁波在经过小孔或射缝等障碍物时,会发生衍射现象,即波扩散后形成干涉条纹。
同时,当两束电磁波相遇时,会发生干涉现象,即波的振幅会增强或减弱。
衍射和干涉现象可以用
菲涅尔衍射和双缝干涉等理论进行描述。
以上是电磁场和电磁波的一些重要知识点总结。
熟练掌握这些知识,对于理解电学、磁学、波动光学等学科都具有重要意义。
电磁场与电磁波知识点复习一、电磁场的基本概念电磁场是由电场和磁场相互作用而形成的一种物理场。
电场是由电荷产生的,而磁场则是由电流或变化的电场产生的。
电荷是产生电场的源,库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,其定义为单位正电荷在电场中所受到的力。
电流是产生磁场的源,安培定律描述了电流元之间的相互作用。
磁场强度则是描述磁场强弱和方向的物理量。
二、电磁波的产生电磁波是由时变的电场和时变的磁场相互激发而产生,并在空间中以一定的速度传播。
变化的电流和电荷分布都可以产生电磁波。
例如,一个振荡的电偶极子就是一种常见的电磁波源。
当电偶极子中的电荷来回振动时,周围的电场和磁场也随之发生周期性的变化,从而产生电磁波向空间传播。
三、电磁波的性质1、电磁波是横波电磁波中的电场强度和磁场强度都与电磁波的传播方向垂直,这是电磁波作为横波的重要特征。
2、电磁波的传播速度在真空中,电磁波的传播速度恒定,等于光速 c,约为 3×10^8 米/秒。
3、电磁波的频率和波长频率和波长是描述电磁波的两个重要参数,它们之间的关系为:波长=光速/频率。
电磁波的频率范围非常广泛,从低频的无线电波到高频的伽马射线。
4、电磁波的能量电磁波具有能量,其能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比。
四、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场基本规律的一组方程,包括四个方程:高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培麦克斯韦定律。
高斯定律描述了电场的通量与电荷量之间的关系;高斯磁定律表明磁场的通量总是为零;法拉第电磁感应定律说明了时变磁场可以产生电场;安培麦克斯韦定律则指出时变电场也可以产生磁场。
这组方程统一了电学和磁学现象,预言了电磁波的存在,并奠定了现代电磁学的基础。
五、电磁波的传播电磁波在不同介质中的传播特性不同。
在均匀介质中,电磁波遵循直线传播规律;当电磁波从一种介质进入另一种介质时,会发生折射和反射现象。
可编辑修改精选全文完整版高二物理电磁感应、电磁场电磁波的知识点总结2012.6一、产生感应电流的条件:1.磁通量发生变化(产生感应电动势的条件)2.闭合回路*引起磁通量变化的常见情况:(1)线圈中磁感应强度发生变化(2)线圈在磁场中面积发生变化(如:闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动)(3)线圈在磁场中转动二、感应电流的方向判定:1.楞次定律:(适用磁通量发生变化)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
关于“阻碍”的理解:(1)“阻碍”是“阻碍原磁通量的变化”,而不是阻碍原磁场;(2)“阻碍”不是“阻止”,尽管“阻碍原磁通量的变化”,但闭合回路中的磁通量仍然在变化;(3)“阻碍”是“阻碍变化”,当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反——阻碍原磁通量的增加;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同——阻碍原磁通量的减少。
2.右手定则:(适用导体切割磁感应线)伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指指的就是感应电流的方向。
其中四指指向还可以理解为:感应电动势高电势处。
*应用楞次定律判断感应电流方向的具体步骤①明确闭合回路中原磁场方向(穿过线圈中原磁场的磁感线的方向)。
②把握闭合回路中原磁通量的变化(φ原是增加还是减少)。
③依据楞次定律,确定回路中感应电流磁场的方向(B感取什么方向才能阻碍φ原的变化)。
④利用安培定则,确定感应电流的方向(B感和I感之间的关系)。
*楞次定律的拓展1.当闭合回路中磁通量变化而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍原磁通量的变化。
(增反减同)2.当线圈和磁场发生相对运动而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍二者之间的相对运动(来斥去吸)。
3.当线圈中自身电流发生变化而引起感应电流时,感应电流的效果总是阻碍原电流的变化(自感现象)。
三、感应电动势的大小:1. 法拉第电磁感应定律:在电磁感应现象中,电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
已经将文本间距加为24磅,第18章:电磁场与电磁波一、知识网络二、重、难点知识归纳1.振荡电流和振荡电路(1)大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。
自由感线圈和电容器组成的电路,是一种简单的振荡电路,简称LC 回路。
在振荡电路里产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
(2)LC 电路的振荡过程:在LC 电路中会产生振荡电流,电容器放电和充电,电路中的电流强度从小变大,再从大变小,振荡电流的变化符合正弦规律.当电容器上的带电量变小时,电路中的电流变大,当电容器上带电量变大时,电路中的电流变小(3) LC 电路中能量的转化 :a 、电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程.电流变大时,电场能转化为磁场能,LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。
电路电流与磁场的变化规律、电场能与磁场能相互变化。
分类:阻尼振动和无阻尼振动。
振荡周期:LC T π2=。
改变L 或C 就可以改变T 。
电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 特点:为横波,在真空中的速度为3.0×108m/s 电磁波 电磁场与电磁波 发射接收 应用:电视、雷达。
目的:传递信息 调制:调幅和调频 发射电路:振荡器、调制器和开放电路。
原理:电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流 选台:电谐振 检波:从接收到的电磁波中“检”出需要的信号。
接收电路:接收天线、调谐电路和检波电路电流变小时,磁场能转化为电场能。
b 、电容器充电结束时,电容器的极板上的电量最多,电场能最大,磁场能最小;电容器放电结束时,电容器的极板上的电量为零,电场能最小,磁场能最大.c 、理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
回路中电流越大时,L 中的磁场能越大。
极板上电荷量越大时,C 中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。
电磁场电磁波复习重点第一章矢量分析1、矢量的基本运算标量:一个只用大小描述的物理量。
矢量:一个既有大小又有方向特性的物理量,常用黑体字母或带箭头的字母表示。
2、叉乘点乘的物理意义会计算3、通量源旋量源的特点通量源:正负无旋度源:是矢量,产生的矢量场具有涡旋性质,穿过一曲面的旋度源等于(或正比于)沿此曲面边界的闭合回路的环量,在给定点上,这种源的(面)密度等于(或正比于)矢量场在该点的旋度。
4、通量、环流的定义及其与场的关系通量:在矢量场F中,任取一面积元矢量dS,矢量F与面元矢量dS的标量积F.dS定义为矢量F穿过面元矢量dS的通量。
如果曲面 S 是闭合的,则规定曲面的法向矢量由闭合曲面内指向外;环流:矢量场F沿场中的一条闭合路径C的曲线积分称为矢量场F沿闭合路径C的环流。
如果矢量场的任意闭合回路的环流恒为零,称该矢量场为无旋场,又称为保守场。
如果矢量场对于任何闭合曲线的环流不为零,称该矢量场为有旋矢量场,能够激发有旋矢量场的源称为旋涡源。
电流是磁场的旋涡源。
5、高斯定理、stokes定理静电静场高斯定理:从散度的定义出发,可以得到矢量场在空间任意闭合曲面的通量等于该闭合曲面所包含体积中矢量场的散度的体积分,即散度定理是闭合曲面积分与体积分之间的一个变换关系,在电磁理论中有着广泛的应用。
Stokes定理:从旋度的定义出发,可以得到矢量场沿任意闭合曲线的环流等于矢量场的旋度在该闭合曲线所围的曲面的通量,即斯托克斯定理是闭合曲线积分与曲面积分之间的一个变换关系式,也在电磁理论中有广泛的应用。
6、亥姆霍兹定理若矢量场在无限空间中处处单值,且其导数连续有界,源分布在有限区域中,则当矢量场的散度及旋度给定后,该矢量场可表示为亥姆霍兹定理表明:在无界空间区域,矢量场可由其散度及旋度确定。
第二章电磁场的基本规律1、库伦定律(大小、方向)说明:1)大小与两电荷的电荷量成正比,与两电荷距离的平方成反比;2)方向沿q1 和q2 连线方向,同性电荷相排斥,异性电荷相吸引;3)满足牛顿第三定律。
“电磁场与电磁波“复习提纲根本定义、根本公式、根本概念、根本计算一、场的概念〔§1-1〕 1. 场的定义2. 标量场与矢量场:等值面、矢量线 二、矢量分析1. 矢量点积与叉积的定义:〔第一次习题〕2. 三种常用正交坐标系3.标量的梯度〔§1-3〕 a) 等值面:例1-1 b) 方向导数:例1-2c) 梯度定义与计算:例1-3 4. 矢量场的通量与散度〔§1-4〕a) 矢量线的定义:例1-4b) 矢量场的通量:()()S e r F S r F n SSd d⋅=⋅=⎰⎰ψc) 矢量场的散度定义与计算:例1-5d) 散度定理〔高斯定理〕:⎰⎰⋅=⋅∇SVS F V Fd d5. 矢量场的环量与旋度〔§1-5〕a) 矢量场的环流〔环量〕:⎰⋅=ll F d Γb) 矢量场的旋度定义与计算:例1-6 c) 旋度定理〔斯托克斯定理〕:()⎰⎰⋅=⋅⨯∇CSl F S Fd d6. 无源场与无散场a) 旋度的散度()0≡⨯∇⋅∇A ,散度处处为0的矢量场为无源场,有A F⨯∇=b) 梯度的旋度()0≡∇⨯∇ϕ,旋度处处为0的矢量场为无旋场,有u F -∇=;c) 矢量场的分类 7. 拉普拉斯算子8. 亥姆霍兹定理:概念与意义 根本概念:1. 矢量场的散度和旋度用于描述矢量场的不同性质a) 矢量场的旋度是矢量,矢量场的散度是标量;b) 旋度描述矢量场中场量与涡旋源的关系,散度描述矢量场中场量与通量源的关系; c) 无源场与无旋场的条件;d) 旋度描述场分量在与其垂直方向上的变化规律;散度描述场分量沿各自方向上的变化规律 2. 亥姆霍兹定理概括了矢量场的根本性质a) 矢量场由其散度、旋度和边界条件唯一确定;b) 由于矢量的散度和旋度分别对应矢量场的一种源,故分析矢量场总可以从研究其散度和旋度着手; c) 散度方程和旋度方程是矢量场的微分形式,故可以从矢量场沿闭合面的通量和沿闭合路径的环流着手,得到根本方程的积分形式。
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点,多以选择题的形式出现,题目难度较低,属于必得分题目,重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。
理解:* 均匀变化的电场产生恒定磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场,非均匀变化的磁场产生变化的电场,振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体,统称为电磁场(麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分,有机的统一为一个整体,并成功预言了电磁波的存在)二、电磁波1、概念:电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
(赫兹用实验证实了电磁波的存在,并测出电磁波的波速)2、性质:* 电磁波的传播不需要介质,在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路:由电感线圈与电容组成,在振荡过程中,q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期:T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件:足够高的振荡频率;电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制:把要传送的低频信号加到高频电磁波上,使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类:调幅与调频# 调幅:使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频:使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变(电磁波发射时为什么需要调制?通常情况下我们需要传输的信号为低频信号,如声音,但低频信号没有足够高的频率,不利于电磁波发射,所以才将低频信号耦合到高频信号中去,便于电磁波发射,所以高频信号又称为“载波”)5、电磁波的接收* 电谐振:当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时,接受电路中振荡电流最强(类似机械振动中的“共振”)。
一、名词解释1.通量、散度、高斯散度定理通量:矢量穿过曲面的矢量线总数。
(矢量线也叫通量线,穿出的为正,穿入的为负)散度:矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。
高斯散度定理:任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分,等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。
2.环量、旋度、斯托克斯定理环量:矢量A沿空间有向闭合曲线C的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。
其物理意义随A 所代表的场而定,当 A 为电场强度时,其环量是围绕闭合路径的电动势;在重力场中,环量是重力所做的功。
旋度:面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商,当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。
斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。
3.亥姆霍兹定理在有限区域 V 内的任一矢量场,由他的散度,旋度和边界条件(即限定区域 V 的闭合面S 上矢量场的分布)唯一的确定。
说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场,须同时确定其散度和旋度4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力:电场力:电场对电荷的作用称为电力。
磁场力:运动的电荷,即电流之间的作用力,称为磁场力。
洛伦兹力:电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。
5.电偶极子、磁偶极子电偶极子:一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。
磁偶极子:尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路(电流环)称为磁偶极子。
6.传导电流、位移电流传导电流:自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。
位移电流:电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。
7.全电流定律、电流连续性方程全电流定律(电流连续性原理):任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。
电流连续性方程:8.电介质的极化、极化矢量电介质的极化:把一块电介质放入电场中,它会受到电场的作用,其分子或原子内的正,负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转,形成一个个小电偶极子,这种现象称为电介质的极化。
电磁场电磁波复习重点
第一章矢量分析
1、矢量的基本运算
标量:一个只用大小描述的物理量。
矢量:一个既有大小又有方向特性的物理量,常用黑体字母或带箭头的字母表示。
2、叉乘点乘的物理意义会计算
3、通量源旋量源的特点
通量源:正负无
旋度源:是矢量,产生的矢量场具有涡旋性质,穿过一曲面的旋度源等于(或正比于)沿此曲面边界的闭合回路的环量,在给定点上,这种源的(面)密度等于(或正比于)矢量场在该点的旋度。
4、通量、环流的定义及其与场的关系
通量:在矢量场F中,任取一面积元矢量dS,矢量F与面元矢量dS的标量积F.dS定义为矢量F穿过面元矢量dS的通量。
如果曲面 S 是闭合的,则规定曲面的法向矢量由闭合曲面内指向外;
环流:矢量场F沿场中的一条闭合路径C的曲线积分称为矢量场F沿闭合路径C的环流。
如果矢量场的任意闭合回路的环流恒为零,称该矢量场为无旋场,又称为保守场。
如果矢量场对于任何闭合曲线的环流不为零,称该矢量场为有旋矢量场,能够激发有旋矢量场的源称为旋涡源。
电流是磁场的旋涡源。
5、高斯定理、stokes定理静电静场
高斯定理:
从散度的定义出发,可以得到矢量场在空
间任意闭合曲面的通量等于该闭合曲面所
包含体积中矢量场的散度的体积分,即
散度定理是闭合曲面积分与体积分之间的一个变换关系,在电磁理论中有着广泛的应用。
Stokes定理:
从旋度的定义出发,可以得到矢量场沿任意闭合曲线的环流等于矢量场的旋度在
该闭合曲线所围的曲面的通量,即斯托克斯定理是闭合曲线积分与曲面积分之间的一个变换关系式,也在电磁理论中有广泛的应用。
6、亥姆霍兹定理
若矢量场在无限空间中处处单值,且其导数连续有界,源分布在有限区域中,则当矢量场的散度及旋度给定后,该矢量场可表示为
亥姆霍兹定理表明:在无界空间区域,矢量场可由其散度及旋度确定。
第二章电磁场的基本规律
1、库伦定律(大小、方向)
说明:1)大小与两电荷的电荷量成正比,与两电荷距离的平方成反比;
2)方向沿q1 和q2 连线方向,同性电荷相排斥,异性电荷相吸引;
3)满足牛顿第三定律。
2、安培定律(电流环、大小、方向)
说明:恒定磁场是有旋场,是非保守场、电流是磁场的旋涡源。
3、媒质
媒质对电磁场的响应可分为三种情况:极化、磁化和传导。
描述媒质电磁特性的参数为:介电常数、磁导率和电导率。
4、导电媒质(传导电流)
存在可以自由移动带电粒子的介质称为导电媒质。
在外场作用下,导电媒质中将形成定向移动电流。
对于线性和各向同性导电媒质,媒质内任一点的电流密度矢量 J 和电场强度 E 成正比,表示为称为媒质的电导率,单位是S/m(西/米)。
5、法拉第电磁感应(大小、方向)
揭示时变磁场产生电场。
6、位移电流
揭示时变电场产生磁场。
在绝缘介质中,无传导电流,但有位移电流。
在理想导体中,无位
移电流,但有传导电流。
在一般介质中,既有传导电流,又有位
移电流。
7、2.6节重点麦克斯韦方程(给老子背下)(边界条件)P79全页
第三章静电场
1、边界条件
2、电位函数
3、静电场的能量公式
4、库伦规范(失位标位)
即恒定磁场可以用一个矢量函数的旋度来表示。
磁矢位的任意性是因为只规定了它的旋度,没有规定其散度造成的。
为了得到确定的A,可以对A的散度加以限制,在恒定磁场中通常规定
并称为库仑规范。
即在无传导电流(J=0)的空间中,可以引入一个标量位函数来描述磁场。
第四章时变电磁场
1、波动方程形式
波动方程——二阶矢量微分方程,揭示电磁场的波动性
2、 S=E*H 大小
方向物理意义
坡印廷矢量(电磁能
流密度矢量):描述时
变电磁场中电磁能量
传输的一个重要物理
量。
物理意义:某一点的能流密度矢量;
3、4.5节时谐电场——》瞬时值——>复数形式
时谐电场:如果场源以一定的角频率随时间呈时谐(正弦或余弦)变化,则所产生电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。
这种以一定角频率作时谐变化的电磁场,称为时谐电磁场或正弦电磁场。
瞬时值:
复数形式:其实是利用了欧拉公式,取实部;
4、复电容率复磁导率
对于存在电极化损耗的电介质,有称为复介电常数或复电容率。
其虚部为大于零的数,表示电介质的电极化损耗。
在高频情况下,实部和虚部都是频率的函数。
对于磁性介质,复磁导率数为其虚部为大于零的数,表示磁介质的磁化损耗。
说明:实际的介质都存在损耗:
导电媒质——当电导率有限时,存在欧姆损耗
电介质——受到极化时,存在电极化损耗
磁介质——受到磁化时,存在磁化损耗
损耗的大小与媒质性质、随时间变化的频率有关。
一些媒质的损耗在低频时可以忽略,但在高频时就不能忽略。
5、导体三个标准
工程上通常用损耗角正切来表示介质的损耗特性,其定义为复介常数或复磁导率的虚部与实部之比,即有
导电媒质导电性能的相对性:
导电媒质的导电性能
具有相对性,在不同频率情况
下,导电媒质具有不同的导电
性能。
第五章均匀平面波
1、数学形式每一个字母所代表的物理意义
均匀平面波:等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变的平面波;均匀平面波是电磁波的一种理想情况,其分析方法简单,但又表征了电磁波的重要特性。
称为媒质的本征阻抗,也叫波阻抗,是电场的
振幅和磁场的振幅之比;
在真空中
所有的η等于真空中的η除以根号介电常数
电场强度的幅值是磁场强度幅值的η倍;
结论1:均匀平面波的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向——横电磁波(TEM波);
结论2:在理想介质中,均匀平面波的电场强度与磁场强度相互垂直,且同相位。
1.均匀平面波的传播参数:
(1)角频率、频率和周期
角频率ω:表示单位时间内的相位变化,单位为rad/s ;
周期T :时间相位变化 2π的时间间隔,即
频率 f:
(2)波长和相位常数
波长λ:空间相位差为2π的两个波阵面的间距,即
可见,电磁波的波长不仅与频率有关,还有媒质参数有关;
相位常数 k:表示波传播单位距离的相位变化
k 的大小等于空间距离2π内所包
含的波长数目,因此也称为波数。
(3)相速(波速)
相速v:电磁波的等相位面在空间中的移动速度
所有的相速等于真空中的相速除以根号介电常数
2、能量密度与能流密度。