电磁场电磁波复习.
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《电磁场与电磁波》期末复习题及答案一,单项选择题1.电磁波的极化特性由__B ___决定。
A.磁场强度B.电场强度C.电场强度和磁场强度D. 矢量磁位2.下述关于介质中静电场的基本方程不正确的是__D ___A. ρ??=DB. 0??=EC. 0C d ?=? E lD.0S q d ε?=? E S 3. 一半径为a 的圆环(环面法向矢量z = n e )通过电流I ,则圆环中心处的磁感应强度B 为__D ___A. 02r Ia μe B.02I a φμe C. 02z Ia μe D. 02z I a μπe4. 下列关于电力线的描述正确的是__D ___A.是表示电子在电场中运动的轨迹B. 只能表示E 的方向,不能表示E 的大小C. 曲线上各点E 的量值是恒定的D. 既能表示E 的方向,又能表示E 的大小5. 0??=B 说明__A ___A. 磁场是无旋场B. 磁场是无散场C. 空间不存在电流D. 以上都不是6. 下列关于交变电磁场描述正确的是__C ___A. 电场和磁场振幅相同,方向不同B. 电场和磁场振幅不同,方向相同C. 电场和磁场处处正交D. 电场和磁场振幅相同,方向也相同7.关于时变电磁场的叙述中,不正确的是:(D )A. 电场是有旋场B. 电场和磁场相互激发C.电荷可以激发电场D. 磁场是有源场8. 以下关于在导电媒质中传播的电磁波的叙述中,正确的是__B ___A. 不再是平面波B. 电场和磁场不同相C.振幅不变D. 以TE波形式传播9. 两个载流线圈之间存在互感,对互感没有影响的是_C ____A. 线圈的尺寸B. 两个线圈的相对位置C. 线圈上的电流D. 空间介质10. 用镜像法求解静电场边值问题时,判断镜像电荷的选取是否正确的根据__C ___A. 镜像电荷是否对称B.电位?所满足的方程是否改变C. 边界条件是否保持不变D. 同时选择B和C11. 区域V全部全部用非导电媒质填充,当此区域中的电磁场能量减少时,一定是_A ___A. 能量流出了区域B.能量在区域中被损耗C.电磁场做了功D. 同时选择A和C12. 磁感应强度为(32)x y z B axe y z e ze =+-+ , 试确定常数a 的值。
一、 单项选择题1.两个矢量的矢量积(叉乘)满足以下运算规律( B )A. 交换律 A B B A ⨯=-⨯B. 分配率 ()A B C A B A C ⨯+=⨯+⨯C. 结合率D. 以上均不满足 2. 下面不是矢量的是( C )A. 标量的梯度B. 矢量的旋度C. 矢量的散度D. 两个矢量的叉乘 3. 下面表述正确的为( B )A. 矢量场的散度结果为一矢量场B. 标量场的梯度结果为一矢量(具有方向性,最值方向)C. 矢量场的旋度结果为一标量场D. 标量场的梯度结果为一标量 4. 矢量场的散度在直角坐标下的表示形式为( D )A .A A A x y z ∂∂∂++∂∂∂B .y x z x y z A A Ae e e x y z ∂∂∂++∂∂∂C .x y z A A A e e e x y z ∂∂∂++∂∂∂ D . y x zA A A xy z ∂∂∂++∂∂∂ 5. 散度定理的表达式为( A )体积分化为面积分 A. sVA ds AdV ⋅=∇⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò B.sVA ds A dV⨯=∇⋅⋅⎰⎰⎰⎰⎰ÒC.sVA ds A dV ⨯=∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò D.sVA ds A dV ⋅=∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò 6. 斯托克斯定理的表达式为(B )面积分化为线积分A. ()LsA dl A ds ⋅=∇⋅⋅⎰⎰⎰Ñ B.()LsA dl A ds⋅=∇⨯⋅⎰⎰⎰ÑC.()LsA dl A ds ⨯=∇⨯⋅⎰⎰⎰Ñ D. ()LsA dl A ds ⋅=∇⋅⋅⎰⎰⎰Ñ 7. 下列表达式成立的是( C ) 两个恒等式()0A ∇∇⨯=g ,()0u ∇⨯∇=A.()sVAds A dV =∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò; B. ()0u ∇∇=g ;C. ()0A ∇∇⨯=g ;D. ()0u ∇⨯∇=g8. 下面关于亥姆霍兹定理的描述,正确的是( A )(注:只知道散度或旋度,是不能全面反映场的性质的)A. 研究一个矢量场,必须研究它的散度和旋度,才能确定该矢量场的性质。
电磁场电磁波复习重点(共13页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-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。
【基础知识归纳】大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流.能产生振荡电流的电路叫振荡电路,L C 电路是最简振荡电路中产生振荡电流的过程中,线圈中的电流、电容器极板上的电量及其与之相联系的磁场能、1.振荡原理:利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流,形成电场能和磁场能的周期性2.振荡过程:电容器放电时,电容器所带电量和电场能均减少,直到零;电路中的电流和磁场能均增大,直到最大值.充电时,情况相反.电容器正反向充放电一次,便完成一次振荡的全过程.图13—2—1图13—2—13.周期和频率:电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间叫做电磁振荡的周期.1 s 内完成电磁振荡的次数叫做电磁振荡的频率.对LCT =LCπ2 f =LCπ21三、电磁场和电磁波1(1(2)不仅电流能够产生磁场,变化的电场也能产生2变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一体,即为电磁场,电磁场由近及远的传3在真空中,任何频率的电磁波的传播速度都等于光速c =3.00×108 m/s .其波速、波长、周期频率间关系为:c =Tλ=f λ(1)麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在. (2)在电磁波中,电场强度和磁感应强度是互相垂直的,且都和电磁波的传播方向垂直,所以电磁(3)电磁波的(41.调制:在无线电应用技术中,首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号,这种电信号频率很低,不能用来直接发射电磁波.把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上,1.电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最2.调谐:调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变,将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同,即,使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐.3.检波:从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波.检波是调制的逆过程,也叫4.无线电的接收:天线接收到所有的电磁波,经调谐选择出所需要的电磁波,再经检波取出携带的电视系统主要由摄像机和接收机组成.把图象各个部位分成一系列小点,称为像素,每幅图象至少要有几十万个像素.摄像机将画面上各个部分的光点,根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电中国电视广播标准采用每1 s传送25帧画面,每帧由625雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备,一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装【方法解析】麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在,应注意领会以下内容:变化的磁场可产生电场,产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的,均匀变化的磁场产生稳定的电场,非均匀变化的磁场产生【典型例题精讲】[例1]L C振荡电路中,某时刻磁场方向如图13—2—2所示,则下列说法错误的是图13—2—2ABCD.若电容器【解析】先根据安培定则判断出电流的方向,若该时刻电容器上极板带正电,则可知电容器处于充电阶段,电流应正在减小,知A若该时刻电容器上极板带负电,则可知电容器正在放电,电流正在增强,知B叙述正确,由楞次定律知D叙述亦正确.因而错误选项只有C【思考】(1)若磁场正在增强,则电场能和磁场能是如何转化的?电容器是充电还是放电?线圈两端的电压是增大还是减小?(2)若此时磁场最强(t=0),试画出振荡电流i和电容器上板带电量q随时间t变化的图象?(3)若使该振荡电路产生的电磁波的波长更短些,可采取什么措施?(包括:线圈匝数、铁芯、电介【思考提示】(1)磁场增强,磁场能增大,电场能减小,电容器放电,电容器两端电压降低,线圈(2LC,为减小λ,需减小L或C.(3)根据λ=cT和T=2π【设计意图】[例2]某电路中电场随时间变化的图象如图13—2—3所示,能发射电磁波的电场是图13—2—3【解析】变化的电场可产生磁场,产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的.均匀变化的电场图A中电场不随时间变化,不会产生磁场.图B和图C中电场都随时间做均匀的变化,在周围空间产生稳定的磁场,这个磁场不能再激发电场,所以不能激起电磁波.图D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,而这磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成一个不【设计意图】通过本例说明形成【达标训练】1.建立电磁场理论的科学家是_______.用实验证明电磁波存在的科学家是_______【答案】 麦克斯韦2 ABCD .电磁波的传播速度总是3.0×108m/s【答案】B3A .波长和频率BC .波长和波速D【答案】C4A .①③BC .①④D【答案】A5.关于电磁波,下列说法中正确的是 ABC.电磁波由真空进D【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c ,故AB 都错.电磁波由真空进入介质,波速变小,而频率不变,C对.变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形【答案】C6.无线电广播的中波段波长的范围是187 m ~560 m ,为了避免邻近电台的干扰,两个电台的频率范围至少应差104 Hz,则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少个【解析】f max =1871038min⨯=λcHz =1.6×106Hzf min =5601038max⨯=λcHz =0.54×106Hzn =466min max 101054.0106.1⨯-⨯=-f f f ∆=106【答案】1067.某收音机接收电磁波的波长范围在577 m 到182 m【解析】 根据c =λff 1=57710381⨯=λcHz =5.20×105Hzf 2=18210382⨯=λcHz =1.65×106Hz所以,频率范围为5.20×105 Hz ~1.65×106Hz【答案】 5.20×105 Hz ~1.65×106Hz8.关于LCA BC D【答案】9.L C 振荡电路中,某时刻的电流方向如图13—2—4所示,则下列说法中正确的是A BCD .【答案】D10.在L C 振荡电路中,电容器C 的带电量随时间变化的图象如图13—2—5所示,在1×10-6 s 到2×10-6s 内,关于电容器的充(或放)电过程及因此产生的电磁波的波长,正确的结论是A .充电过程,波长为1200 m B .充电过程,波长为1500 m C .放电过程,波长为1200 m D .放电过程,波长为1500 m【解析】 在1×10-6s 到2×10-6s 内,电容器带电量增大,属充电过程.产生的电磁波周期T =4×10-6s ,波长λ=cT =3×108×4×10-6 m =1200 m【答案】 A11.L C 振荡电路中,某时刻磁场方向如图13—2—6所示,则下列说法错误的是图13—2—6A B C D【解析】 若该时刻电容器上极板带正电,则可知电容器处于充电阶段,电流应正在减小,知A 正确.若该时刻电容器上极板带负电,则可知电容器正在放电,电流正在增强,知B 正确,由楞次定律知D【答案】12.在L C 振荡电路中,电容C 两端的电压U C 随时间变化的图象如图13—2—7所示,根据图象可以确定振荡电路中电场能最大的时刻为_______,在T /2~3T /4时间内电容器处于_______状态,能量转化情况是_______【解析】 电容器两极板间电压最大时,电场能最大,由图可知电场能最大时刻为0,2T ,T .在2T ~43T 时间内,两极板间电压变小,电容器处于放电状态,电场能正转化为磁场能.T【答案】0,2,T;放电;电场能转化为磁场能。
“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。
电磁场与电磁波复习第一部分知识点归纳第一章矢量分析1、三种常用的坐标系(1)直角坐标系微分线元:dz a dy a dx a R d z y x →→→→++=面积元:⎪⎩⎪⎨⎧===dxdy dS dxdzdS dydzdS zyx ,体积元:dxdydzd =τ(2)柱坐标系长度元:⎪⎩⎪⎨⎧===dz dl rd dl drdl z r ϕϕ,面积元⎪⎩⎪⎨⎧======rdrdzdl dl dS drdz dl dl dS dz rd dl dl dS z zz r z r ϕϕϕϕ,体积元:dzrdrd d ϕτ=(3)球坐标系长度元:⎪⎩⎪⎨⎧===ϕθθϕθd r dl rd dl drdl r sin ,面积元:⎪⎩⎪⎨⎧======θϕθϕθθθϕϕθθϕrdrd dl dl dS drd r dl dl dS d d r dl dl dS r r r sin sin 2,体积元:ϕθθτd drd r d sin 2=2、三种坐标系的坐标变量之间的关系(1)直角坐标系与柱坐标系的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==+=⎪⎩⎪⎨⎧===z z x y yx r zz r y r x arctan,sin cos 22ϕϕϕ(2)直角坐标系与球坐标系的关系⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=++=⎪⎩⎪⎨⎧===z yz y x z z y x r r z r y r x arctan arccos ,cos sin sin cos sin 222222ϕθθϕθϕθ(3)柱坐标系与球坐标系的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=⎪⎩⎪⎨⎧===ϕϕθθϕϕθ22'22''arccos ,cos sin z r z zr r r z r r 3、梯度(1)直角坐标系中:za y a x a grad z y x∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→μμμμμ(2)柱坐标系中:za r a r a grad z r∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→μϕμμμμϕ1(3)球坐标系中:ϕμθθμμμμϕθ∂∂+∂∂+∂∂=∇=→→→sin 11r a r a r a grad r 4.散度(1)直角坐标系中:zA y A x A A div zy X ∂∂+∂∂+∂∂=→(2)柱坐标系中:z A A r rA r r A div zr ∂∂+∂∂+∂∂=→ϕϕ1)(1(3)球坐标系中:ϕθθθθϕθ∂∂+∂∂+∂∂=→A r A r A r rr A div r sin 1)(sin sin 1)(1225、高斯散度定理:⎰⎰⎰→→→→=⋅∇=⋅ττττd A div d A S d A S,意义为:任意矢量场→A 的散度在场中任意体积内的体积分等于矢量场→A 在限定该体积的闭合面上的通量。
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”)。
梯度: 高斯定理:A d S ,电磁场与电磁波知识点要求第一章矢量分析和场论基础1理解标量场与矢量场的概念;场是描述物理量在空间区域的分布和变化规律的函数。
2、理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度的概念,熟练掌握散度、旋度和梯度的计算公 式和方法(限直角坐标系)。
:u;u;u e xe ye z ,-X;y: z物理意义:梯度的方向是标量u 随空间坐标变化最快的方向;梯度的大小:表示标量 u 的空间变化率的最大值。
散度:单位空间体积中的的通量源,有时也简称为源通量密度,旋度:其数值为某点的环流量面密度的最大值, 其方向为取得环量密度最大值时面积元的法 线方向。
斯托克斯定理:■ ■(S?AdS|L )A d l数学恒等式:' Cu )=o ,「c A )=o3、理解亥姆霍兹定理的重要意义:a时,n =3600/ a , n为整数,则需镜像电荷XY平面, r r r.S(—x,y ,z)-q ■严S(-x , -y ,z)S(x F q R 1qS(x;-y ,z )P(x,y,z)若矢量场A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,则矢量场由其散度和旋度唯一地确定,并且矢量场A可表示为一个标量函数的梯度和一个矢量函数的旋度之和。
A八F u第二、三、四章电磁场基本理论Q1、理解静电场与电位的关系,u= .E d l,E(r)=-V u(r)P2、理解静电场的通量和散度的意义,「s D d S「V "v dV \ D=,VE d l 二0 ' ' E= 0静电场是有散无旋场,电荷分布是静电场的散度源。
3、理解静电场边值问题的唯一性定理,能用平面镜像法解简单问题;唯一性定理表明:对任意的静电场,当电荷分布和求解区域边界上的边界条件确定时,空间区域的场分布就唯一地确定的镜像法:利用唯一性定理解静电场的间接方法。
关键在于在求解区域之外寻找虚拟电荷,使求解区域内的实际电荷与虚拟电荷共同产生的场满足实际边界上复杂的电荷分布或电位边界条件,又能满足求解区域内的微分方程。
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平均坡印廷矢量:2、关于数学形式的各种求解公式3、极化:极化的分类线圆椭圆关系(1)概念:在电磁波传播空间给定点处,电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹。
电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅之间和相位之间的关系,分为:线极化、圆极化、椭圆极化。
(2)线极化特点:合成波电场的大小随时间变化但其矢端轨迹与x轴的夹角始终保持不变。
结论:任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波,当它们的相位相同或相差为±π时,其合成波为线极化波。
(3)圆极化特点:合成波电场的大小不随时间改变,但方向却随时间变化,电场的矢端在一个圆上并以角速度ω旋转。
结论:任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波,当它们的振幅相同、相位差为±π/ 2 时,其合成波为圆极化波。
右旋圆极化波:若φx-φy=π/2,左旋圆极化波:若φx-φy=-π/2(4)椭圆极化特点:合成波电场的大小和方向都随时间改变,其端点在一个椭圆上旋转。
4、左旋右旋5、5.3均匀平面波在导电媒质中的传播衰减色散导电媒质中均匀平面波的传播特点(看看就行)1)电场强度E、磁场强度H与波的传播方向相互垂直,是横电磁波(TEM波);2)媒质的本征阻抗为复数,电场与磁场不同相位,磁场滞后于电场角;3)在波的传播过程中,电场与磁场的振幅呈指数衰减;4)波的传播速度(相度)不仅与媒质参数有关,而与频率有关(有色散)。
弱导电媒质:强导电媒质:良导体中电磁波的磁场强度的相位滞后于电磁强度45’。
趋肤效应:电磁波的频率越高,衰减系数越大,高频电磁波只能存在于良导体的表面层内,称为趋肤效应。
色散现象:相速随频率变化群速:载有信息的电磁波通常是由一个高频载波和以载频为中心向两侧扩展的频带所构成的波包,波包包络传播的速度就是群速。
第六章均与平面波的反射与投射1、6.1节介质/导体驻波数学表达式波节波腹介质/介质行驻波数学表达式P230磁场的波节点恰好是电场的波腹点,而电场的波腹点恰好是磁场的波节点合成波在空间没有移动,只是在原来的位置振动,故称为驻波;振幅始终为0的点称为波节点;振幅最大的点称为波腹点;P233介质/介质:当η2>η1时,反射系数 >0,这意味着在分解密那行反射波电场与入射波电场同相位;当η2<η1时,反射系数 <0,这意味着在分界面上反射波电场与入射波电场的相位差为π,即存在半波损失;2、6.3节全反射:临界角P246全投射:brewster角:使平行极化波为0的入射角P249垂直极化平行极化入射角一个任意极化的电磁波,当它以布儒斯特角入社到两种非磁性媒质分界面上时,它的平行极化分量全部透射,反射波中就只剩下了垂直极化分量,起到了一种极化滤波的作用;因此布儒斯特角也称为极化角;Snell定律:P2436.4均匀平面波对理想导体平面斜入射垂直极化波斜入射到理想导体表面的特点P250平行极化波斜入射到理想导体表面的特点P252第七章导行电磁波1、TEM: TE TM 特点2、矩形波导结构类似与一个矩形的隧道截止频率截止波长传播常数P261 相位常数波导波长【P269】工作波长P276主模截止频率最低的模式P272传播时如何计算以上参数,如何判断传播模式。