工程电磁场总复习
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一、静态电磁场1、当场源(电荷或电流)的坐标、幅度、相位以及方向都相对于观察者静止不变,所激发的电场、磁场不随时间变化,成为静态电磁场。
静止电荷产生静电场,在导电媒质中恒定运动的电荷产生恒定电场,恒定电场产生恒定磁场。
2、静电场1)最小电荷量e=1.602*10^-19C。
质子带正电,e;电子带负电,-e。
带电体上的电荷都是以离散方式分布。
2)电介质的极化:在外电场的作用下,电介质中束缚电荷只能做微小位移。
电介质的分子:无极分子、有极分子3)电极化强度P(r)=Xe*ε*E(r),Xe称为电介质的电极化率,ε介电常数4)基本方程:旋度:自由空间的静电场是无旋场。
可证,区域包含电介质的情况下,静电场的旋度同样等于0。
散度:空间任意一点电磁场的散度与该处的电荷密度有关。
静电荷是静电场的通量源。
高斯定律:电介质内任一点的电位移矢量D的散度等于该点的自由电荷体密度ρ,即通量源是自由电荷。
静电场E沿任意闭合路径l的积分恒等于0,即电场力不做功,静电场是保守场。
A、电位移线正自由电荷→负自由电荷,与极化电荷无关;电场强度力线同上;电极化强度线从负极化电荷→正极化电荷,与自由电荷无关。
B、高斯定理:真空中的任何静电场,通过任何闭合曲面的电通量等于这闭合曲面所包围的电荷数和的ε分之一。
1i si Eds qε=∑⎰C、高斯定理是一个普遍规律,适用于真空中任何静电场,但要用高斯定理来计算场强,那么电荷分布必须具有特定的对称性。
5)均匀电介质是指ε介电常数处处相等,不是空间坐标的函数;非均匀介质则指ε是空间坐标的函数。
线性电介质是指ε与E的大小无关;反之为非线性电介质。
极化强度与电场强度成正比的电介质电位移矢量D(C/m^2)与E的方向相同,大小成正比。
E=q/(4πεR^2)(V/m)色散电介质是指电介质特性是时间或空间导数的函数,否则是非色散电介质。
稳定介质指介质特性不是时间的函数。
各向同性电介质,是指ε与E的方向无关,ε是标量,D和E的方向相同D=εE。
第一部分:电磁场的数学工具和物理模型场的概来源:工程电磁场原理教师手册念;场的数学概念;矢量分析;数学工具:在不同坐标系下的数学描述方法;巩固标量场梯度的概念和数学描述方法;掌握散度在直角坐标系下的表达形式;掌握旋度在直角坐标系下的表达形式;强调几个矢量分析的恒等式: 「: ~V =0(任何标量函数梯度的旋度恒等于零);'、、弋、 A)=O (任意矢量函数旋度的散度恒等于零);—:.:、、A=\、\、4_\、2A;\、(A)=、A- A人:;:-7 ~ V -2V。
亥姆霍兹定理推导出:无旋场(场中旋度处处为零),但散度不为零;无散场(无源场):场中散度处处为零,但其旋度不为零;一般矢量场:场中散度和旋度均不为零。
无限空间中的电磁场作为矢量场F(C按定理所述,其特性取决于它的散度和旋度特性,而用公式可以表1 ∖' F (r')示为:F『)=-⅛瞪(r)∙ I A(r),其中标量函数(r)dV',矢量函数4兀V ∖r ~r∖A(r)=丄V',由此可见,无限空间中的电磁场F(r)唯一地取决于其散度和4兀V『一厂旋度的分布。
散度定理高斯定理;旋度定理-------- StokeS定理第二部分:静态电磁场一一静电场掌握电场基本方程,并理解其物理意义。
电场强度E与电位「的定义以及物理含义;理解静电场的无旋性,及电场强度的线积分与路径无关的性质,以及电场强度与电位之间的联关系。
掌握叠加原理,对自由空间中的静电场,会应用矢量分析公式计算简单电荷分布产生的电场强度与电位;对于呈对称性分布的特征的场,能熟练地运用高斯定理求解器电场强度与电位分布。
了解媒介(电介质)的线性、均匀和各向同性的含义;了解电偶极子、电偶极矩的概念及其电场分布的特点。
了解极化电荷、极化强度P的定义及其物理意义。
连接通过极化电荷求极化电场分布的积分形式。
理解电位移矢量D的定义,以及D、E和P三者之间的关系。