电磁场与电磁波名词解释复习
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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。
《电磁场与电磁波》名词解释不完全归纳(By Hypo )第一章 矢量分析1.场:场是遍及一个被界定的或无限扩展的空间内的,能够产生某种物理效应的特殊的物质,场是具有能量的。
2.标量:一个仅用大小就能够完整描述的物理量。
标量场:标量函数所定出的场就称为标量场。
(描述场的物理量是标量)3.矢量:不仅有大小,而且有方向的物理量。
矢量场:矢量场是由一个向量对应另一个向量的函数。
(描述场的物理量是矢量)4.矢线(场线):在矢量场中,若一条曲线上每一点的切线方向与场矢量在该点的方向重合,则该曲线称为矢线。
5.通量:如果在该矢量场中取一曲面S ,通过该曲面的矢线量称为通量。
6.拉梅系数:在正交曲线坐标系中,其坐标变量(u1 ,u2,u3)不一定都是长度, 可能是角度量,其矢量微分元,必然有一个修正系数,称为拉梅系数。
7.方向导数:函数在其特定方向上的变化率。
8.梯度:一个大小为标量场函数在某一点的方向导数的最大值,其方向为取得最大值方向导数的方向的矢量,称为场函数在该点的梯度,记作 9.散度:矢量场沿矢线方向上的导数(该点的通量密度称为该点的散度)10.高斯散度定理:某一矢量散度的体积分等于该矢量穿过该体积的封闭表面的总通量。
11.环量:在矢量场中,任意取一闭合曲线 ,将矢量沿该曲线积分称之为环量。
12.旋度: 一矢量其大小等于某点最大环量密度,方向为该环的一个法线方向,那么该矢量称为该点矢量场的旋度。
13.斯托克斯定理:一个矢量场的旋度在一开放曲面上的曲面积分等于该矢量沿此曲面边界的曲线积分。
14.拉普拉斯算子:在场论研究中,定义一个标量函数梯度的散度的二阶微分算子,称为拉普拉斯算子。
第二章 电磁学基本理论1.电场:存在于电荷周围,能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。
2.电场强度:单位正试验电荷在电场中某点受到的作用力(电场力),称为该点的电场d grad d n a nφφ=强度。
3.电位差:单位正电荷由P 点移动到A 点,外力所做的功称为A 点和P 点之间的电位差。
学习必备欢迎下载电磁场与电磁波名词解释:1.亥姆赫兹定理(P26):在有限区域内,矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定,这就是亥姆赫兹定理的核心内容。
2.洛伦兹力(P40):当一个电荷既受到电场力同时又受到磁场力的作用时,我们称这样的合力为洛伦兹力。
3.传导电流(P48):自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成。
4.运流电流(P49):电荷在无阻力空间作有规则运动而形成。
5.位移电流(P49):电介质内部的分子束缚电荷作微观位移而形成。
6.电介质(P65):电介质实际上就是绝缘材料,其中不存在自由电荷,带电粒子是以束缚电荷形式存在的。
7.电介质的极化(P64):当把一块电介质放入电场中时,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。
8.电介质的磁化(P64):当把一块介质放入磁场中时,它也会受到磁场的作用,其中也会产生一个个小的磁偶极子,这种现象称为介质的磁化。
9.对偶原理(P105):如果描述两种物理现象的方程具有相同的数学形式,并且有相似的边界条件或对应的边界条件,那么它们的数学解的形式也将是相同的,这就是对偶原理。
10.叠加原理(P106):若φ1和φ2分别满足拉普拉斯方程,即▽²φ1=0和▽²φ2=0,则φ1和φ2的线性组合φ=aφ1+bφ2也必然满足拉普拉斯方程,即▽²(aφ1+bφ2)=0。
11.唯一性原理(P107):对于任一静态场,在边界条件给定后,空间各处的场也就唯一地确定了,或者说这时拉普拉斯方程的解是唯一的。
12.镜像法(P107):通过计算由源电荷和镜象电荷共同产生的合成电场,而得到源电荷与实际的感应电荷所产生的合成电场,这种方法称为镜象法。
13.电磁波谱(P141):为了对各种电磁波有个全面的了解,人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来,这就是电磁波谱。
山东省考研物理复习资料电磁场与电磁波深度解析山东省考研物理复习资料:电磁场与电磁波深度解析导言电磁场与电磁波是物理学中的重要概念,也是山东省考研物理复习中必须掌握的内容。
本文将对电磁场与电磁波进行深度解析,帮助考生全面理解相关知识点。
一、电磁场的基本概念与性质电磁场是指由电荷产生的电场和由电流产生的磁场共同构成的物理场。
电磁场具有以下几个基本概念和性质。
1.1 电场和磁场的定义电场是描述电荷间相互作用的物理场,用于描述电荷在空间中所受的力及其分布。
磁场是描述电流元相互作用的物理场,用于描述电流元在空间中所受的力及其分布。
1.2 电场和磁场的叠加原理电场和磁场满足叠加原理,即在同一空间点,由多个电荷或多个电流元产生的电场或磁场等于各自单独产生的电场或磁场的叠加。
1.3 高斯定律和安培环路定理高斯定律描述了电场的分布与电荷分布之间的关系,可以用于求解电场分布。
安培环路定理描述了磁场的分布与电流分布之间的关系,可以用于求解磁场分布。
二、电磁波的基本原理与特性电磁波是电磁场的一种传播形式,具有波动性和粒子性。
2.1 电磁波的产生与传播电磁波的产生和传播需要有振荡电荷或电流。
当振荡电荷或电流达到一定频率时,产生的电磁波可以在真空或介质中传播。
2.2 电磁波的波长和频率电磁波的波长表示波动的空间周期,通常用λ表示,单位为米。
电磁波的频率表示单位时间内波动的周期数,通常用ν表示,单位为赫兹。
2.3 电磁波的传播速度电磁波在真空中的传播速度为光速,记作c,其数值约为3.0 × 10^8 m/s。
2.4 电磁波的能量和动量电磁波具有能量和动量,能够对物质产生照射、吸收和散射等作用。
三、电磁场与电磁波的数学描述为了更好地描述电磁场和电磁波的性质,我们需要使用数学工具。
以下是电磁场和电磁波的一些数学描述。
3.1 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场和电磁波的基本方程,包括电场和磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培定律和法拉第定律。
高二电磁场与电磁波知识点电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念和内容。
在高二物理学习中,电磁场与电磁波的理论和实践知识是必不可少的。
本文将对高二电磁场与电磁波的知识点进行全面的介绍和解析。
1. 电磁场的概念电磁场是指空间中存在的物质对电荷和电流产生相互作用的力场。
它包括静电场和磁场两个部分。
静电场是由电荷产生的,而磁场是由电流产生的。
电磁场以场线形式存在,用于描述力的大小和方向。
2. 静电场的性质与计算静电场的性质是指电场所具有的特点和规律。
其中包括电场强度、电势、电场线、电场能等。
电场强度表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小和方向。
电势则表示单位正电荷在某一点处所具有的电场能。
静电场还可以通过库仑定律进行计算,即F =k(q1q2/r^2),其中F为电场力,k为库仑常量,q1和q2为电荷量,r为两个电荷之间的距离。
3. 磁场的性质与计算磁场的性质包括磁场强度、磁感应强度、磁场线等。
磁场强度表示单位磁极在磁场中所受到的力的大小和方向。
磁感应强度则表示在某点的磁场中单位面积上垂直于磁场方向的磁感线数目。
磁场可以使用安培环路定理进行计算,即B = μ₀I/2πr,其中B为磁感应强度,μ₀为真空中的磁导率,I为电流强度,r为电流所形成的环路与要计算的点之间的距离。
4. 电磁感应与电磁感应定律电磁感应是指导体中的磁感线发生变化时,导体中会产生感应电动势。
电磁感应定律描述了感应电动势的大小和方向。
如果一个导体环路内的磁感线数目发生变化,就会在导体中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与磁感线的变化率成正比。
5. 波动光学的基本原理波动光学是电磁场与光学的关系,主要探讨光的传播、衍射、干涉、偏振等问题。
根据光的波动性质,波动光学理论解释了光的传播方向、波长和频率等特性。
波动光学中的重要概念还包括光的干涉、衍射和偏振现象。
6. 电磁波的性质与分类电磁波是由电场和磁场交替变化产生的一种能量传播形式。
电磁场与电磁波复习题(含答案)电磁场与电磁波复习题⼀、填空题1、⽮量的通量物理含义是⽮量穿过曲⾯的⽮量线总数,散度的物理意义⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。
散度与通量的关系是⽮量场中任意⼀点处通量对体积的变化率。
2、散度在直⾓坐标系的表达式 z A y A x A z yxA A ??++=??=ρρdiv ;散度在圆柱坐标系下的表达;3、⽮量函数的环量定义⽮量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分,旋度的定义过点P 作⼀微⼩曲⾯S,它的边界曲线记为L,⾯的法线⽅与曲线绕向成右⼿螺旋法则。
当S 点P 时,存在极限环量密度。
⼆者的关系 ndS dC e A ρρ?=rot ;旋度的物理意义点P 的旋度的⼤⼩是该点环量密度的最⼤值;点P 的旋度的⽅向是该点最⼤环量密度的⽅向。
4.⽮量的旋度在直⾓坐标系下的表达式。
5、梯度的物理意义标量场的梯度是⼀个⽮量,是空间坐标点的函数。
梯度的⼤⼩为该点标量函数?的最⼤变化率,即该点最⼤⽅向导数;梯度的⽅向为该点最⼤⽅向导数的⽅向,即与等值线(⾯)相垂直的⽅向,它指向函数的增加⽅向等值⾯、⽅向导数与梯度的关系是梯度的⼤⼩为该点标量函数的最⼤变化率,即该点最⼤⽅向导数;梯度的⽅向为该点最⼤⽅向导数的⽅向,即与等值线(⾯)相垂直的⽅向,它指向函数的增加⽅向.; 6、⽤⽅向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直⾓坐标系中单位⽮量l e r 的表达式;7、直⾓坐标系下⽅向导数u的数学表达式是,梯度的表达式8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内,⽮量场由它的散度、旋度及边界条件唯⼀地确定,说明的问题是⽮量场的散度应满⾜的关系及旋度应满⾜的关系决定了⽮量场的基本性质。
9、麦克斯韦⽅程组的积分形式分别为 0()s l s s l sD dS Q BE dl dS t B dS D H dl J dS t ?=??=-??=?=+r r r r r r r r g r r r r r g ????其物理描述分别为10、麦克斯韦⽅程组的微分形式分别为 020E /E /t B 0B //t B c J E ρεε??=??=-=??=+??r r r r r r r其物理意义分别为11、时谐场是激励源按照单⼀频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的场,⼀般采⽤时谐场来分析时变电磁场的⼀般规律,是因为任何时变周期函数都可以⽤正弦函数表⽰的傅⾥叶级数来表⽰;在线性条件下,可以使⽤叠加原理。
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。
电荷会产生电场,而电流会产生磁场。
电场是由电荷产生的,它对处在其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示,单位是伏特每米(V/m)。
电场线可以形象地描绘电场的分布,其疏密程度表示电场强度的大小,切线方向表示电场的方向。
磁场是由运动电荷或电流产生的,对处在其中的运动电荷或电流有力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示,单位是特斯拉(T)。
磁感线可以形象地描绘磁场的分布,其疏密程度表示磁感应强度的大小,切线方向表示磁场的方向。
二、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心,它由四个方程组成,分别描述了电场和磁场的产生、变化和相互关系。
1、高斯定律:描述了电场的散度与电荷量之间的关系。
对于静电场,通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。
数学表达式:∮E·dS = q /ε₀2、高斯磁定律:表明磁场的散度恒为零,即磁感线总是闭合的,没有磁单极子存在。
数学表达式:∮B·dS = 03、法拉第电磁感应定律:指出时变磁场会产生感应电场,感应电场的环流等于磁通量的变化率的负值。
数学表达式:∮E·dl =dΦ/dt4、安培麦克斯韦定律:修正了安培环路定律,不仅电流会产生磁场,时变电场也会产生磁场。
数学表达式:∮B·dl =μ₀(I +ε₀dΦₑ/dt)三、电磁波的产生与传播电磁波是由时变的电场和磁场相互激发而产生的,并在空间中以波动的形式传播。
变化的电流或电荷是电磁波的源。
电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播。
在真空中,电磁波的传播速度为光速 c,约为 3×10⁸米每秒。
电磁波具有波的特性,如波长、频率、波速之间的关系:v =fλ,其中 v 是波速,f 是频率,λ 是波长。
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”)。
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体。
电荷产生电场,电流产生磁场。
电场是存在于电荷周围,能传递电荷之间相互作用的物理场。
它的基本特性是对置于其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,用 E 表示。
单位是伏特每米(V/m)。
磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,能对放入其中的磁体、电流产生力的作用。
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,用 B 表示。
单位是特斯拉(T)。
二、库仑定律与安培定律库仑定律描述了真空中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,与它们距离的平方成反比。
其表达式为:$F =k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中 k 是库仑常量,约为$9×10^9N·m^2/C^2$ 。
安培定律则阐述了两个电流元之间的相互作用力。
电流元在磁场中所受到的安培力为$dF = I dl × B$ 。
三、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心,由四个方程组成。
高斯定律:$\oint_{S} E·dS =\frac{q}{ε_0}$,表明电场的散度与电荷量成正比。
高斯磁定律:$\oint_{S} B·dS = 0$ ,说明磁场是无源场。
法拉第电磁感应定律:$\oint_{C} E·dl =\frac{d}{dt}\int_{S} B·dS$ ,揭示了时变磁场产生电场。
安培麦克斯韦定律:$\oint_{C} H·dl = I +\frac{d}{dt}\int_{S} D·dS$ ,指出时变电场产生磁场。
四、电磁波的产生与传播电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波。
变化的电场和变化的磁场相互激发,形成在空间中传播的电磁波。
电磁波的产生通常需要一个振荡电路,比如 LC 振荡电路。
当电容器充电和放电时,电路中的电流和电荷不断变化,从而产生变化的电磁场,并向周围空间传播。
安培环路定律1)真空中的安培环路定律在真空的磁场中,沿随意回路取 B 的线积分,其值等于真空的磁导率乘以穿过该回路所限制面积上的电流的代数和。
即2)一般形式的安培环路定律在随意磁场中,磁场强度 H 沿任一闭合路径的线积分等于穿过该回路所包围面积的自由电流(不包含磁化电流)的代数和。
即B( 返回顶端 )边值问题1)静电场的边值问题静电场边值问题就是在给定第一类、第二类或第三类界限条件下,求电位函数的泊松方程() 或拉普拉斯方程() 定解的问题。
2)恒定电场的边值问题在恒定电场中,电位函数也知足拉普拉斯方程。
好多恒定电场的问题,都可归纳为在必定条件下求拉普拉斯方程 () 的解答,称之为恒定电场的边值问题。
3)恒定磁场的边值问题( 1)磁矢位的边值问题磁矢位在媒质分界面上知足的连接条件和它所知足的微分方程以及场域上给定的界限条件一同构成了描绘恒定磁场的边值问题。
关于平行平面磁场,分界面上的连接条件是磁矢位 A 所知足的微分方程( 2)磁位的边值问题在平均媒质中,磁位也知足拉普拉斯方程。
磁位拉普拉斯方程和磁位在媒质分界面上知足的连接条件以及场域上界限条件一同构成了用磁位描绘恒定磁场的边值问题。
磁位知足的拉普拉斯方程两种不一样媒质分界面上的连接条件界限条件1.静电场界限条件在场域的界限面S 上给定界限条件的方式有:第一类界限条件( 狄里赫利条件,Dirichlet)已知界限上导体的电位第二类界限条件(聂以曼条件Neumann)已知界限上电位的法导游数( 即电荷面密度或电力线)第三类界限条件已知界限上电位及电位法导游数的线性组合静电场分界面上的连接条件和称为静电场中分界面上的连接条件。
前者表示,分界面双侧的电通量密度的法线重量不连续,其不连续量就等于分界面上的自由电荷面密度;后者表示分界面双侧电场强度的切线重量连续。
电位函数表示的分界面上的连接条件和,前者表示,在电介质分界面上,电位是连续的;后者表示,一般状况下, 电位的导数是不连续的。
电磁场与电磁波复习题 一、填空题1、矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线总数,散度的物理意义矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。
散度与通量的关系是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。
2、 散度在直角坐标系的表达式 z A y A x A z yxA A ∂∂∂∂∂∂++=⋅∇= div ;散度在圆柱坐标系下的表达;3、矢量函数的环量定义矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分, 旋度的定义 过点P 作一微小曲面S,它的边界曲线记为L,面的法线方与曲线绕向成右手螺旋法则。
当S 点P 时,存在极限环量密度。
二者的关系n dS dC e A ⋅=rot ;旋度的物理意义点P 的旋度的大小是该点环量密度的最大值;点P 的旋度的方向是该点最 大环量密度的方向。
4.矢量的旋度在直角坐标系下的表达式。
5、梯度的物理意义标量场的梯度是一个矢量,是空间坐标点的函数。
梯度的大小为该点标量函数ϕ的最大变化率,即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线(面)相垂直的方向,它指向函数的增加方向等值面、方向导数与梯度的关系是梯度的大小为该点标量函数ϕ的最大变化率,即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线(面)相垂直的方向,它指向函数的增加方向.; 6、用方向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直角坐标系中单位矢量l e 的表达式 ; 7、直角坐标系下方向导数u ∂的数学表达式是cos cos cos l αβγ∂∂∂∂∂∂∂∂uuuu=++xyz ,梯度的表达式x y z G e e e grad x y z φφφφφ∂∂∂=++=∇=∂∂∂;8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内,矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定,说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。
9、麦克斯韦方程组的积分形式分别为0()s l s s l s D dS Q B E dl dS t B dS D H dl J dS t ⋅=∂⋅=-⋅∂=∂=+⋅∂⎰⎰⎰⎰⎰⎰其物理描述分别为10、麦克斯韦方程组的微分形式分别为20E /E /tB 0B //tB c J E ρεε∇⋅=∇⨯=-∂∂∇⋅=∇⨯=+∂∂其物理意义分别为 11、时谐场是激励源按照单一频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的场, 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律,是因为任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来表示;在线性条件下,可以使用叠加原理。
电磁场与电磁波名词解释复习安培环路定律1)真空中的安培环路定律在真空的磁场中,沿任意回路取B的线积分,其值等于真空的磁导率乘以穿过该回路所限定面积上的电流的代数和。
即Jt—12)—般形式的安培环路定律在任意磁场中,磁场强度 H沿任一闭合路径的线积分等于穿过该回路所包围面积的自由电流(不包括磁化电流)的代数和。
即B(返回顶端)边值问题1)静电场的边值问题静电场边值问题就是在给定第一类、第二类或第三类边界条件下,求电位函数卩的泊松方程(护尸一戏&或拉普拉斯方程(护尸°)定解的问题。
2)恒定电场的边值问题在恒定电场中,电位函数也满足拉普拉斯方程。
很多恒定电场的问题,都可归结为在一定条件下求拉普拉斯方程)的解答,称之为恒定电场的边值问题。
3)恒定磁场的边值问题(1)磁矢位的边值问题磁矢位在媒质分界面上满足的衔接条件和它所满足的微分方程以及场域上给定的边界条件一起构成了描述恒定磁场的边值问题。
对于平行平面磁场,分界面上的衔接条件是'1 54 1 3^ _阳血血湖V a A ——磁矢位A所满足的微分方程(2)磁位的边值问题在均匀媒质中,磁位也满足拉普拉斯方程。
磁位拉普拉斯方程和磁位在媒质分界面上满足的衔接条件以及场域上边界条件一起构成了用磁位描述恒定磁场的边值问题。
磁位满足的拉普拉斯方程两种不同媒质分界面上的衔接条件边界条件1 •静电场边界条件在场域的边界面S上给定边界条件的方式有:第一类边界条件(狄里赫利条件,Dirichlet)已知边界上导体的电位第二类边界条件(聂以曼条件Neuma nn)已知边界上电位的法向导数(即电荷面密度或电力线)第三类边界条件(”嗓已知边界上电位及电位法向导数的线性组合静电场分界面上的衔接条件和称为静电场中分界面上的衔接条件。
前者表明,分界面两侧的电通量密度的法线分量不连续,其不连续量就等于分界面上的自由电荷面密度;后者表明分界面两侧电场强度的切线分量连续。
电磁场与电磁波复习资料⼀、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O8. 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。
初识电磁场与电磁波知识点
电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念,涉及到电场、磁场、电磁波的传播等多个方面。
以下是一些关于电磁场与电磁波的基本知识点:
1. 电磁场:由变化的电场和磁场组成,是相互联系、相互作用的统一场。
电磁场的变化会产生电磁波。
2. 电磁波:是电磁场的一种波动状态,可以传播能量。
电磁波由电场和磁场组成,它们的相互垂直并且都与波的传播方向垂直。
3. 电磁波的传播:电磁波可以在真空中传播,也可以在介质中传播。
在介质中传播时,电磁波的传播速度、频率和波长等特性会受到影响。
4. 电磁波的性质:具有波动性和粒子性,即具有能量和动量。
电磁波的频率、波长和能量之间存在关系,即E=hν,其中E为能量,ν为频率,h为普朗
克常数。
5. 电磁波谱:根据频率从低到高的顺序,电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
6. 电磁辐射:指能量以电磁波形式发射到空间的现象。
电磁辐射包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等。
7. 电磁感应:当导体处于变化的磁场中时,导体中会产生感应电动势。
这种现象称为电磁感应。
8. 磁场强度和电场强度:描述磁场和电场强弱的物理量,单位分别为安培/米2(A/m)和伏特/米(V/m)。
这些知识点为初步了解电磁场与电磁波的概念提供了基础,但实际应用和研究涉及更多深入的内容。
如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询物理学专家。
电磁场与电磁波知识点复习在现代科学技术的众多领域中,电磁场与电磁波都扮演着至关重要的角色。
从无线通信到雷达技术,从电力传输到电子设备的运行,都离不开对电磁场与电磁波的深入理解和应用。
下面,咱们就一起来复习一下电磁场与电磁波的相关知识点。
首先,咱们得搞清楚什么是电磁场。
简单来说,电磁场就是由电荷和电流产生的一种物理场。
电荷会产生电场,电流会产生磁场,而电场和磁场又会相互影响、相互作用,形成一个统一的电磁场。
电场的基本物理量包括电场强度 E 和电位移矢量 D 。
电场强度描述了电场对电荷的作用力,其单位是伏特每米(V/m)。
电位移矢量则与电场中的介质特性有关。
磁场的基本物理量是磁感应强度 B 和磁场强度 H 。
磁感应强度表示磁场对运动电荷或电流的作用力,单位是特斯拉(T)。
磁场强度则与磁场中的介质特性相关。
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组,由四个方程组成。
第一个方程是高斯定律,它表明电场的散度与电荷量成正比。
也就是说,电荷是电场的源。
第二个方程是高斯磁定律,它指出磁场的散度总是为零,这意味着不存在磁单极子。
第三个方程是法拉第电磁感应定律,它表明时变的磁场会产生感应电场。
第四个方程是安培麦克斯韦定律,它描述了电流和时变电场都会产生磁场。
电磁波是电磁场的一种运动形式,是由时变的电场和磁场相互激发而产生的。
电磁波在真空中以光速传播,其速度约为 3×10^8 米每秒。
电磁波具有波的特性,包括波长、频率和波速。
它们之间的关系是:波速=波长×频率。
电磁波的频谱非常广泛,从低频的无线电波到高频的伽马射线。
无线电波常用于通信和广播;微波常用于雷达和微波炉;红外线具有热效应,常用于加热和遥感;可见光让我们能够看到周围的世界;紫外线具有杀菌作用;X 射线常用于医学成像和材料检测;伽马射线则在核物理和医学治疗中有重要应用。
电磁波的传播特性也是一个重要的知识点。
在不同的介质中,电磁波的传播速度和波长会发生变化。
场:某种物理量在空间的分布。
力线:力线是一簇空间有向曲线,矢量场较强处力线稠密,矢量场较弱处力线稀疏,力线上的切线方向代表该处矢量场的方向.通量:在场区域的某点选取面元,穿过该面元矢量线的总数称为矢量场对于面积元的通量,矢量场对于曲面S的通量为曲面S上所有面积元通量的叠加。
散度:表示在场中任一点处通量对体积的变化率,即该点处在一个单位体积内所穿出的通量,可称为“通量源密度”。
环量:在矢量场A中,矢量A沿某一闭合路径的线积分。
旋度:单位面积内平均环流的极限,可称为“环流密度”高斯散度定理:任意矢量场A的散度在场中任意一个体积内的体积分,等于矢量场A在该体积组成的闭合曲面上的面积分。
斯托克斯定理:任意矢量场A的旋度在场中任意一个面积内的面积分,等于矢量场A在该面积组成的回路C上的线积分。
亥姆霍兹定理:任意矢量场由它的散度、旋度、和边界条件唯一的确定。
电流元:把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL称为电流元,是产生磁场的最小单位。
电偶极子:是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。
电偶极子的特征用电偶极距P=lq描述,其中l是两点电荷之间的距离,l和P的方向规定由-q指向+q。
电位移矢量:单位面积上位移穿过的束缚电荷量。
磁偶极子:磁偶极子是指一个面积dS很小的任意形状的平面载流回路。
电位函数:静电场是一个无旋的矢量场,它可以用一个标量函数的梯度表示,此标量函数极电位函数。
电解质的极化:在外电场的作用下,电解质的非极性分子的正负电荷中心发生相对位移,极性分子的极矩发生转向,使他们的等效偶极子电矩的矢量和不再为0。
极化强度:电介质极化后形成的每单位体积内的电偶极矩。
静电力:可由能量的空间变化率计算得出。
自感:穿过回路的磁链是由回路本身的电流产生的,则磁链与电流的比值为自感。
互感:在线性媒质中,由回路1的电流I1所产生而与回路2交链的磁链和I1成正比,即;同理,由回路2的电流I2所产生而与回路1交链的磁链和I2成正比,即。
安培环路定律1)真空中的安培环路定綁在真空的磁场中,沿任总回路取乃的线积分.其值等于真空的磁导率乘以穿过该回路所限定面枳上的电流的代数和。
即in di=^i kk=l2)•般形式的安培环路定律在任总磁场中•磁场强度〃沿任一闭合路径的线积分等于穿过该回路所包鬧而积的自由电流(不包括醱化电流)的代数和。
即B (返回顶端)边值问题1)静电场的边值问题静电场边值问题就是在给定第一类、第二类或第三类边界条件下,求电位函数®的泊松方程(沪卩=一%)或拉普拉斯方程(gp=O)定解的问題。
2)恒定电场的边值问题在恒定电场中,电位函数也满足拉普拉斯方程。
很多恒定电场的问題,都可归结为在一定条件下求竝普拉斯方程(▽?信=° )的解答,称之为恒定电场的边值问题o3)恒定磁场的边值问题(1)磁矢位的边值问题磁矢位在媒质分界面上满足的衔接条件和它所满足的微分方程以及场域上给定的边界条件一起构成了描述恒定磁场的边值问题°对于平行平而磁场,分界而上的衔接条件是* 1 3A 1 dAn磁矢位*所满足的微分方程V2A = -pJ(2)磁位的边值问题在均匀媒质中.磁位也满足拉普拉斯方程。
磁位拉普拉斯方程和磁位在媒质分界面上满足的衔接条件以及场域上边界条件一起构成了用磁位描述恒定磁场的边值问題。
磁位满足的拉普拉斯方程= °两种不同媒质分界浙上的衔接条件边界条件1.静电场边界条件在场域的边界面s上给定边界条件的方式有:第•类边界条件(狄里赫利条件,Dirichlet)已知边界上导体的电位第二类边界条件(聂以曼条件Neumann)已知边界上电位的法向导数(即电荷而密度或电力线)第三类边界条件已知边界上电位及电位法向导数的线性组合5静电场分界而上的衔接条件% "和场*二丘"称为静迫场中分界面上的衔接条件。
前者表明.分界而两侧的电通壮密度的法线分址不连续,其不连续虽就等于分界面上的自由电荷血•密度:后者表明分界而两侧电场强度的切线分址连续。
电位函数农示的分界【tri上的衔接条件例二假和族 .前者衣明.在电介质分界而上,电位是连续的:后者表明.一般情况下(b毛°),电位的导数是不连续的。
2恒定电场分界而上的衔接条件瓦=疋2屮几7乂称为恒定电场中分界而|:的fij . 了件前打表明.电场强度在分界倆上的切线分量是连续的:后者表明电流密度在分界面上的法线分虽:是连续的。
电位函数表示的分界而上的衔接条件3恒定做场分界【hi 上的衔接条件称为恒定磁场分界而上的衔接条件。
前者表明.磁感应强度在分界面上的法线分虽是连续的:后者表明磁场强度在分界面上的切线分虽不连续。
毕奥一萨伐尔定律毕奥一萨伐尔定律给出r 一段电流元Id2与它所激发的磁感强度3之间的大小关系:Mo Idl^rClfj = ------- r ---考虑到电流元Idl.位矢r 和磁场2三者的方向,电流元的磁场可写成矢量形式:4龙 r电流元血、位矢r 和磁场d 方三个矢虽的方向之间服从右于•螺旋法则.由此可确定电流元磁场dB 的方 向。
标量磁位在传导电流为零的区域内•假设丹二则式中%称为标址磁位。
=0da.=//十厶 部分电容 在(hl )个导体构成的静电独立系统中.以0号导体为参考点.则该导体与其它各导体 间的电斥和电荷的关系可表示为01 =+C10L2 + .................. +°辺1丘 + …+% =+ U&2S2 +……+ c&&的 + …+ c 滋%办=GiSi + G0 泊 + ......... 斗 C/7 鳩 4■…+ GoSo写成矩阵形式,有 [小阳] ,其中,系数矩阵c 称为部分电容。
c w , Cx. G 称为自有部分电容:5, C» • • • • £ • ••称为互有部分电容。
部分电导 在5+1)个电极组成的笫电极系统中•任总两个电极之间的电流和电压关系可表示为1 1 3(创)h = GlO^lO +国阿+……+CV4 +…+氐仏 4 = G 皿+ G 皿+……+G 点i + G 从A = &皿1+陽% + ....... +咸+…+ &聊%写成矩阵形式,有[小[&]"], G *称为11右部分电导:G i2f G a* •波阻抗 波阻抗是入射波或反射波的电场强度和磁场强度的比值.它与媒质的物理参数有关,如在自由 空间中传播的电磁波的波阻抗.为:波节(点)电场(磁场)的零值点。
波腹(点)电场(磁场)的最大值点。
波长 电磁波在一个周期内行进的距离称为波长。
波导 波导是用來引导电磁波在有限空间中传播.使波不至于扩散到漫无边际的空间中去的结构的总 称。
C (返回顶端)传导电流 在导电媒质(如导体.电解液)中•电荷的运动形成的电流称为传导电流。
传播常数 正弦稳态迫磁波中,电场强度E 和磁场强度刀所满足的复数形式波动方程为: 警=(禮)% "总dx. vk驰豫过程 驰豫过程就是自由电荷在导体中的按抬数规律随时间衰减的过程。
磁偶极子 磁偶极子是抬一个面积as 很小的任总:形状的平而载流回路。
磁偶极矩 定义0二ZS 为磁偶极矩。
其爪位为(安•米》。
M = lim 旦一磁化强度 媒质中每单位体积内所有分子磁矩的矢虽和・即0 9其的位为A /m (安/米)其中.系数矩阵G 称为部分电导。
Gio, G 沏• • , Gi • • •称为互有部分电导。
称为波传播常数。
磁化在外磁场作用下.磁偶极子发生旋转.转矩为TP5旋转方向使磁偶极矩方向与外磁场方向一致.对外呈现磁性,称为磁化现毀。
磁导率对于备向同性的线性媒质,其磁感应强度和磁场强度的关系为:E二悶,其中的“称为媒质的磁导率•在SI中.其单位是H/m (亨/米)o磁场能量磁场中储存的能址称为磁场能虽。
在SIP,其单位为J (焦)。
对于n个回路组成的系監=_另I沖x统,礁场能虽表达式为:2 Jl O磁场力载流导体或运动电荷在磁场中所受的力称为磁场力或电磁力C— -M = H磁场强度令旳•则刃称为磁场强度。
在51中・它的单位是A/m (安/米)。
磁感应强度磁感强度方(简称3矢虽)是表述磁场中备点磁场强弱和方向的物理虫又称磁通密度。
其表达式为PdV^R在SI中,其爪位是T (特斯拉)。
磁通在磁场中,穿过任一血积S的万的通虽.称为磁通①联在SI中,其爪位是抚(韦(伯))磁屏蔽主要利用商磁导率材料具有低磁阻的特性.将其制成有一定厚度的外壳,起到磁分路作用, 使壳内设备少受磁干•扰,达到磁屛蔽。
磁通连续原理磁感应线是闭合的,既无始端又无终端。
因此也没有供B线发出或终止的源或沟。
这isdS = O样,对于任总闭合面.都有:J。
该式表示的磁场性质称为磁通连续性原理的积分形式。
而[s dS= [v.M^=O rec利用商斯散度左艸仃:J Jv•从而可得v*^ = °,此式则是磁通连纽忤原埋的微分形式。
竺磁准静态场时变电磁场中,半位移电流密度远小于传导电流密度(即可忽略板)时,称为磁准静态场,记作MQS。
D (返回顶端)电容通常.一个电容器是由两个带等虽界号电荷的导体组成。
它的电容Q定义为此电荷与两导体间c=e电斥〃之比.即:U °其单位是F (法)°电感电感有自感和互感之分。
1)在各向同性的线性媒质中.如果磁场由某一电流回路产生.则与回路交链的磁链和电流正比关系,即山=口°其中L称为自感系数,简称自感。
在SI中,其讥位是H (亨)。
2)在线性媒质中,由回路1的电流5所产生而与回路2交链的磁链疔21和上成正比,即^21 = ^21^1:同理,由回路2的电流Z所产生而与回路1交链的磁链区12和厶成正比.即^12 = o其中,皿和血分别称为回路2对回路1的互感和回路1对回路2的互感.且血=Uaio在SI中,互感的爪位是H (亨)°电偶极子两个点电荷+ q和一q相距为么任一点P至两点电荷连线中心处距离为4 r»d时,这一对等虽异号的电荷称为电偶极子。
电导淀经导电媒质的电流与导电媒质两酬电压之比,即—其单位为S (西)电场强度E等于爪位正电荷所受的电场力尺曲勺,其爪位是V/m (伏/米)电位函数静电场的电场强度?可以用一个标址函数诃的梯度表示,即定义E = S、这个标址函数仔称为静电场的标虽电位函数。
电位电位函数卩在空间某一点的值,称为该点的电位。
在SI中,其取位为V (伏)。
电力线在描述静电场的图形中,电场强度线简称E线.也称电力线。
电力线的微分方程为£xd/ = 0电压:两点之间的电位差即为该两点之间的电斥。
等位面静电场中.将电位相等的点连接起來形成的曲仏称为等位血。
它的方程为(p(x2y f z) = C等位线等位面和空间中某一平面相交而得的截迹。
电位移D在静电场中定义D= £o E^P则称为。
电通虽密度.也称电位移,其单位是c/M(库/米b。
电极化强度P电介质极化后形成的每尬位体积内的电偶极矩,讯位是C/m:(库/米')。
其数学表达式为电极化率乂在各向同性的线性电介质中,电极化强度与电场强度成正比,即P二灼E,北则称为电极化率。
电轴法用宜于电轴上的等效线电荷,來代替圆柱导体面上分布电荷,从而求得电场的方法,称为电轴法。
电场能童电场中所储存的能此其单位为J (焦〉-用场源表示静电长能fit为z zW = -\D E^V JJ:用场量表示的静电场能虽:为2" o电偶极矩定义p=qd为电偶极子的电偶极矩。
P的方向是由负电荷指向正电荷.农位为C・m(库•米)。
电流密度、”1按体密度。
分布的电荷.以速度卩作匀速运动时・形成电流密度矢虽/且表示为其虹位是A/k (安/米。
电荷体密度爪位体积中的总电荷。
其取位为C/m、(库/米》o电荷面密度单位面积内的总电荷。
其讥位为c/亦(库/米》电导率物质传送电流的能力.是电阻率的倒数。
其单位是S/m (西/米)电磁感应定律闭合回路中的感应电动势占与穿过此回路的磁通叽随时间的变化率dt成正比。
其数学形式是:亠 - c这里规足感"电动毎的参考方向与穿过该回路磁通的参考方向符合右于•螺旋关系。
电磁场能量时变电磁场中存在的能量。
电磁力我流导体或运动电荷在磁场中所受的力称为磁场力或电磁力。
戏A一眇讐动态位在时变电磁场中.矢量磁位4和标虽磁位0都不仅是空间坐标的函数•同时又是时间的函数. 所以称为动态位函数.简称动态位。
达朗贝尔方程Z & &称为动态位满足的达朗贝尔方程。
电磁屏蔽电磁屏蔽一是利用电磁波在金屈表何产生涡流•从而抵消原來的磁场:二是利用电磁波在金属表而产生反射损耗和透射波在金属内的传播过程中衰减产生吸收损耗.达到屛蔽的作用。