三静态电磁场及其边值问题的解

第3章　静态电磁场及其边值问题的解（一）思考题3.1 电位是如何定义的？中的负号的意义是什么？答：由静电场基本方程▽×E＝0和矢量恒等式可知，电场强度E 可表示为标量函数φ的梯度，即式中的标量函数φ称为静电场的电位函数，简称电位；式中负号表示场强方向与该点电位梯度的方向相反。

3.2“如果空间某一点的电位为零，则该点的电场强度也为零”，这种说法正确吗？为什么？答：不正确。

因为电场强度大小是该点电位的变化率。

3.3“如果空间某一点的电场强度为零，则该点的电位为零”，这种说法正确吗？为什么？答：不正确。

此时该点电位可能是任一个不为零的常数。

3.4 求解电位函数的泊松方程或拉普拉斯方程时，边界条件有何意义？答：边界条件起到给方程定解的作用。

3.5 电容是如何定义的？写出计算电容的基本步骤。

答：两导体系统的电容为任一导体上的总电荷与两导体之间的电位差之比，即其基本计算步骤：①根据导体的几何形状，选取合适坐标系；②假定两导体上分别带电荷＋q和－q；③根据假定电荷求出E；④由求得电位差；⑤求出比值3.6 多导体系统的部分电容是如何定义的？试以考虑地面影响时的平行双导线为例，说明部分电容与等效电容的含义。

答：多导体系统的部分电容是指多导体系统中一个导体在其余导体的影响下，与另一个导体构成的电容。

计及大地影响的平行双线传输线，如图3-1-1所示，它有三个部分电容C11、C12和C22，导线1、2间的等效电容为；导线1和大地间的等效电容为；导线2和大地间的等效电容为图3-1-13.7 计算静电场能量的公式和之间有何联系？在什么条件下二者是一致的？答：表示连续分布电荷系统的静电能量计算公式，虽然只有ρ≠0的区域才对积分有贡献，但不能认为静电场能量只存在于有电荷区域，它只适用静电场。

表示静电场能量存在于整个电场区域，所有E≠0区域对积分都有贡献，既适用于静电场，也用于时变电磁场，当电荷分布在有限区域内，闭合面S无限扩大时，有限区内的电荷可近似为点电荷时，二者是一致的。

电磁场理论中的边界条件与边值问题解析研究引言：电磁场理论是物理学中的重要分支，广泛应用于电磁波传播、电路分析等领域。

其中，边界条件和边值问题是电磁场理论中的核心概念，对于解析研究电磁场的性质和行为具有重要意义。

本文将就电磁场理论中的边界条件与边值问题进行探讨。

一、边界条件的概念与分类边界条件是指电磁场在两个不同介质的交界面上需要满足的条件。

根据边界条件的不同形式，可以将其分为电场边界条件和磁场边界条件。

1. 电场边界条件电场边界条件是指电场在介质交界面上满足的条件。

其中，最基本的电场边界条件是法向分量的连续性条件，即电场的法向分量在两个介质交界面上的值相等。

此外，还有切向分量的连续性条件和切向分量的不连续性条件等。

2. 磁场边界条件磁场边界条件是指磁场在介质交界面上满足的条件。

与电场边界条件类似，磁场的法向分量在两个介质交界面上的值相等，即磁场的法向分量是连续的。

此外，磁场的切向分量也需要满足一定的条件，如切向分量的连续性条件和切向分量的不连续性条件等。

二、边值问题的解析研究边值问题是指在给定边界条件的情况下，求解电磁场的数学模型。

在电磁场理论中，边值问题的解析研究是十分重要的，可以帮助我们深入理解电磁场的行为和性质。

1. 边值问题的数学模型边值问题的数学模型是由麦克斯韦方程组和边界条件共同构成的。

通过求解这个数学模型，我们可以得到电磁场的解析解，从而揭示电磁场的基本特性。

2. 边值问题的解析方法边值问题的解析方法主要有分离变量法、格林函数法和辐射条件法等。

其中，分离变量法是应用最广泛的一种方法，它将电磁场分解为多个独立的分量，并通过求解每个分量的方程来得到整个电磁场的解析解。

格林函数法则是通过引入格林函数，将边值问题转化为积分方程的形式，从而求解电磁场的解析解。

辐射条件法则是在边界条件已知的情况下，通过辐射条件来求解电磁场的解析解。

三、边界条件与边值问题的应用边界条件与边值问题在电磁场理论的应用中起着重要的作用，可以帮助我们研究电磁波的传播、电路的分析等问题。

三维静磁场Lipschitz区域上Robin问题广义解的存在与唯
一性
何汉林;王胜兵
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】近年来，电磁场边值问题的数值解法取得了飞速的发展。

由于电磁场边值问题是一类非线性偏微分方程，研究解的存在性、唯一性具有较大的困难。

前人已讨论了Ｂ－Ｈ间的几个基本不等式，并由之证明了三维静磁场带零边值问题广义解的存在与唯一性，作者也曾利用给出的Ｂ－Ｈ间的不等式证明了三维静磁场Ｎｅｕｍａｎｎ问题和二维时变场第一边值初值问题广义解的存在与唯一性。

由于在一般区域讨论存在困难，作者利用Ｓｏｂｏｌｅｖ空间理论
【总页数】1页(P39)
【作者】何汉林;王胜兵
【作者单位】海军工程大学基础部;海军工程大学基础部
【正文语种】中文
【中图分类】O441
【相关文献】
1.三维静磁场Robin问题的变分原理
2.一类拟线性波动方程Cauchy问题整体广义解的存在唯一性
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4.一
类拟线性抛物型偏微分方程在非光滑复连通区域初边值问题的广义解存在唯一性5.二维非线性退化椭圆问题广义解的存在唯一性
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《电磁场与电磁波》考试大纲课程类别：专业必修课课程编号：适用专业：电子信息科学与技术专业一、考试大纲说明1、课程的性质、目的与任务《电磁场与电磁波》是高等学校电子与电气信息类专业的一门重要技术基础课程，是所有强电专业和弱电专业的必修课程，也是信号与系统、通讯原理、电视机原理和信息光学等后续课程的基础。

通过本门课程的学习要求达到以下目的：（1）掌握电磁场与电磁波的基本理论知识、基本分析方法和初步应用，具有一定的分析和解决实际问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础。

（2）树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力。

（3）了解电磁理论发展史上某些重大的发现和发明过程中的科学思想和实验方法，了解电磁理论的发展与其它学科的关系等。

2、考试目标和要求（1）了解有关电磁现象和学科历史、概念和名词术语、电磁量及其单位、实验和规律、公式和图线。

（2）能对重要的电磁概念、模型、定理、定律的建立过程、物理意义、适用范围、成立的条件做出解释和说明。

能对同一电磁概念、规律等的不同表达形式（文字、数学解析式、图线等）进行简单的直接转换。

能根据对基本概念、定律、定理、公式的理解进行一些简单的推断，并会对典型问题做出定性的解释和定量计算等；（3）能够用所学的基本原理和概念处理新的问题。

（4）能将几个知识点多次应用于分析、判断与讨论之中，解决包含多个知识点、转几个弯子的具体问题或对复杂的具体电磁问题进行分类和解释，并从中找出解决问题的一般规律。

3、有关事项（1）考核形式：闭卷考试（2）考试时间：120分钟（3）评分方法：教师密封评卷（4）试卷难易度：较小难度20%，中等难度60%，较大难度20%（5）题型题量和分数分配：填空题20%，选择题20%，计算题60%4、教学参考书【1】Bhag Singh Guru, Hüseyin R. Hiziroglu 著.电磁场与电磁波. 周克定等译. 北京：机械工业出版社，2002.【2】杨儒贵. 电磁场与电磁波. 北京：高等教育出版社，2003.【3】杨显清，王园，赵家升. 电磁场与电磁波（第4版）教学指导书. 北京：高等教育出版社，2006.【4】杨儒贵. 电磁场与电磁波教学指导书. 北京：高等教育出版社，2003.【5】王家礼. 电磁场与电磁波学习指导. 西安：西安电子科技大学出版社，2002.二、考试内容和具体要求（一）矢量分析1、考试内容：矢量代数和正交坐标系、等值面与梯度和通量与散度、环流与旋度和格林定理与亥姆霍兹定理。

《电磁场与电磁波》习题参考标准答案..《电磁场与电磁波》知识点及参考答案第1章⽮量分析1、如果⽮量场F 的散度处处为0，即0F≡，则⽮量场是⽆散场，由旋涡源所产⽣，通过任何闭合曲⾯S 的通量等于0。

2、如果⽮量场F 的旋度处处为0，即0F ??≡，则⽮量场是⽆旋场，由散度源所产⽣，沿任何闭合路径C 的环流等于0。

3、⽮量分析中的两个重要定理分别是散度定理（⾼斯定理）和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是：散度（⾼斯）定理：SVFdV F dS ??=??和斯托克斯定理：sCF dS F dl=。

4、在有限空间V 中，⽮量场的性质由其散度、旋度和V 边界上所满⾜的条件唯⼀的确定。

（ √ ）5、描绘物理状态空间分布的标量函数和⽮量函数，在时间为⼀定值的情况下，它们是唯⼀的。

（ √ ）6、标量场的梯度运算和⽮量场的旋度运算都是⽮量。

（ √ ）7、梯度的⽅向是等值⾯的切线⽅向。

（× ）8、标量场梯度的旋度恒等于0。

（ √ ） 9、习题1.12, 1.16。

第2章电磁场的基本规律（电场部分）1、静⽌电荷所产⽣的电场，称之为静电场；电场强度的⽅向与正电荷在电场中受⼒的⽅向相同。

2、在国际单位制中，电场强度的单位是V/m(伏特/⽶)。

3、静电系统在真空中的基本⽅程的积分形式是：V V sD d S d V Q ρ?==?和0lE dl ?=?。

4、静电系统在真空中的基本⽅程的微分形式是：V D ρ??=和0E=。

5、电荷之间的相互作⽤⼒是通过电场发⽣的，电流与电流之间的相互作⽤⼒是通过磁场发⽣的。

6、在两种媒质分界⾯的两侧，电场→E 的切向分量E 1t －E 2t ＝0；⽽磁场→B 的法向分量B 1n －B 2n ＝0。

7、在介电常数为e 的均匀各向同性介质中，电位函数为 2211522x y z ?=+-,则电场强度E=5x y zxe ye e --+。

8、静电平衡状态下，导体内部电场强度、磁场强度等于零，导体表⾯为等位⾯；在导体表⾯只有电场的法向分量。

第3章　静态电磁场及其边值问题的解一、判断题1．为了简化空间电位分布的表达式，总可以将电位参考点选择在无穷远处。

（）【答案】×2．焦耳定律只适用于传导电流，不适应于运流电流。

（）【答案】√3．绝缘介质与导体分界面上，在静电情况下导体外的电力线总是垂直于导体表面的。

（）【答案】√4．位移电流的假说就是变化的磁场产生电场的假说。

（）【答案】×5．任意两个带电导体之间都存在电容，对电容有影响的因素包括导体几何形状，导体上的电荷量、两导体相对位置和空间介质。

（）【答案】×6．恒定电场中理想导体内的电场强度为零。

（）【答案】√7．空间体积中有电流时，该空间内表面上便有面电流。

（）【答案】×8．应用分离变量法求解电、磁场问题时，要求整个场域内媒质必须是均匀、线性的。

（）【答案】×9．一个点电荷Q放在球形高斯面中心处。

如果此电荷被移开原来的球心，但仍在球内，则通过这个球面的电通量将会改变。

（）【答案】×台10．在线性磁介质中，由的关系可知，电感系数不仅与导线的几何尺寸、材料L Iψ=特性有关，还与通过线圈的电流有关。

（ ）【答案】×二、填空题1．镜像法是在所求场的区域之外，用_______来代替场问题的边界。

假想电荷和场区域原有的电荷一起产生的电场必须要满足_______。

【答案】一些假想电荷；原问题的边界条件。

2．磁介质中恒定磁场的基本方程为：_______。

【答案】，；，.d 0S B S =⎰v v Ñ0B ∇⋅=v d 0CH l ⋅=⎰v v ÑH J ∇⨯=v v 3．位移电流假说的实质是_______。

【答案】变化的电场可以产生磁场4．位移电流和真实电流（如传导电流和运流电流）的区别在于_______。

【答案】位移电流不对应任何带电质点的运动，只是电场随时间的变化率5．已知磁感应强度为，则m 的值为_______。