电磁场与电磁波知识点总结

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）。

电子行业电磁场与电磁波（知识点）电子行业是一个广泛且快速发展的行业，众多的电子设备与技术改变了我们的生活。

在电子行业中，电磁场与电磁波是关键的知识点之一。

本文将深入探讨电子行业中关于电磁场与电磁波的相关知识。

一、电磁场的概念及特点电磁场是电磁力的载体，是电荷或电流的存在所致的一种场。

电场与磁场是电磁场的两个基本概念。

电场是由电荷产生的，而磁场则是由电流产生的。

电磁场具有以下特点：1. 电场和磁场互相作用：根据法拉第电磁感应定律，一个变化的磁场可以在相邻的电路中产生电动势。

同样，一个变化的电场可以在相邻的导体中产生感应电流。

这种相互作用是基于电磁场的重要特点之一。

2. 电磁波的传播：根据麦克斯韦方程组，当电场和磁场发生变化时，它们可以相互激发，并以电磁波的形式传播。

电磁波可以在真空中传播，无需介质的支持。

这是无线通信和无线电波传输的基础原理。

3. 电磁波的频率和波长：电磁波具有不同的频率和波长。

频率是指单位时间内波动的次数，通常用赫兹（Hz）表示。

波长是指电磁波的一个周期所对应的长度，通常用米（m）表示。

不同频率和波长的电磁波在电子行业中起到不同的作用。

二、电磁场与电子设备电磁场在电子设备中起到重要的作用，以保证设备的正常运行。

例如，我们常见的手机、电视、电脑等设备都依赖于电磁场的产生和传播。

以下是几个例子：1. 无线通信：手机是电子行业中最具代表性的设备之一。

手机中的通信模块利用电磁波的传播特性，将信号转化为电磁波，通过天线发送出去。

电磁波在空间中传播，并被接收方的设备接收与解码，实现通信。

2. 电子显示器：电视、电脑显示器等设备利用电磁场控制像素的亮度和颜色。

电子显示器中的荧光物质受到电磁场激发后会发出可见光，通过控制电磁场的强度和频率，可以调整屏幕上像素的亮度和颜色。

3. 磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一种医学影像技术，通过使用电磁场和无线电波来生成高质量的身体断层影像。

磁共振成像利用强磁场产生一系列电磁波来与人体的原子核相互作用，从而获取身体内部的详细结构信息。

电磁场与电磁波知识点
首先是电磁场。

电磁场是在空间中存在电荷时所产生的一种物理场，
具有电力作用和磁力作用。

电场是指电荷周围由电荷产生的力场，它的作
用力对电荷大小和正负有关，与电荷距离的平方成反比。

磁场是由电荷的
运动而产生的，它的作用力是与电荷运动速度的方向垂直的力，且大小与
速度成正比。

电场和磁场之间有非常重要的关系，即电磁场的统一性。

当电荷运动时，除了产生静电场外，还会产生磁场；而当电荷加速度变化时，则还会
产生电磁波。

这就是电场和磁场之间相互转换的过程，即麦克斯韦方程组
所描述的过程。

电磁场的统一性是电磁学的基础，它解释了电磁现象的统
一规律。

在电磁场和电磁波的研究和应用中，需要特别关注的几个重要现象和
原理。

首先是电磁感应现象，即由磁场变化所产生的感应电流和感应电动势。

电磁感应是电磁学中的重要基本原理，它解释了电磁感应现象的规律，应用于电磁能转换和电磁设备的设计中。

其次是电磁波的发射和接收原理，无线电、雷达和通信设备等都是基于电磁波的发射和接收原理工作的。

再
次是电磁波的干涉和衍射现象，它们是光学领域的重要现象，也是波动光
学的重要基础。

最后是电磁辐射和电磁波的传播特性，它们与物质的吸收、反射和透射现象相关，也是光学和电磁波通信的重要内容。

总之，电磁场和电磁波是电磁学的重要内容，它们解释了电磁现象的
统一规律，广泛应用于现代科技和通信领域。

了解电磁场和电磁波的知识
点有助于我们对电磁学的深入理解和应用。

电磁场与电磁波总结第一章一、矢量代数 A •B =AB cos θA B ⨯=AB e AB sin θ A •(B ⨯C ) = B •(C ⨯A ) = C •(A ⨯B ) ()()()C A C C A B C B A ⋅-⋅=⨯⨯二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++le e e d x y z矢量面元=++Se e e x y z d dxdy dzdx dxdy体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系⨯=e e e x y z ⨯=e e e y z x ⨯=e e e z x y2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρϕρρϕl 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρϕρρϕ体积元dz d d dVϕρρ= 单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e zz z ρϕϕρρϕ3. 球坐标系矢量线元d l = e r d r + e θ r d θ + e ϕ r sin θ d ϕ 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ϕ体积元ϕθθd drd r dVsin 2= 单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕθϕϕθ三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度=⋅⎰A S Sd Φ 0lim∆→⋅=∇⋅=∆⎰A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=⋅⎰A l ld Γ maxn 0rot =lim∆→⋅∆⎰A lA e lS d S3. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A y x z A A A x y z 11()z A A A z ϕρρρρρϕ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A 22111()(sin )sin sin ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A r A r A A r r r r ϕθθθθθϕxy z ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρϕρϕρρϕρ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A 21sin sin r r zr r A r A r A ρϕθθθϕθ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理⋅=∇⋅⎰⎰A S A SV d dV⋅=∇⨯⋅⎰⎰A l A S lSd d四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度00()()lim∆→-∂=∂∆l P u M u M u llcos cos cos ∂∂∂∂=++∂∂∂∂P uu u ulx y zαβγ cos ∇⋅=∇e l u u θ grad ∂∂∂∂==+∂∂∂∂e e e +e n x y z u u u u u n x y z2. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂e e e xy z u u u u x y z 1∂∂∂∇=++∂∂∂e e e z u u u u z ρϕρρϕ 11sin ∂∂∂∇=++∂∂∂e e e r u u uu r r r zθϕθθ 五、无散场与无旋场1. 无散场()0∇⋅∇⨯=A =∇⨯F A2. 无旋场 ()0∇⨯∇=u -u =∇F六、拉普拉斯运算算子 1. 直角坐标系22222222222222222222222222222222∂∂∂∇=++∇=∇+∇+∇∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∇=++∇=++∇=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂A e e e x x y y z zyyyx x x z z z x y z u u u u A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z，，2. 圆柱坐标系22222222222222111212⎛⎫∂∂∂∂∇=++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫∇=∇--+∇-++∇ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭A e e e z z u u uu z A A A A A A A ϕρρρρϕϕϕρρρρρϕρρϕρρϕ3. 球坐标系22222222111sin sin sin ⎛⎫∂∂∂∂∂⎛⎫∇=++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭u u uu r r r r r r θθθϕθϕ ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+-∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂--∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂---∇=∇ϕθθθϕθϕθθθθϕθθθθϕϕϕϕθθθϕθθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 222222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果矢量场F 在无限区域中处处是单值的，且其导数连续有界，则当矢量场的散度、旋度和边界条件（即矢量场在有限区域V’边界上的分布）给定后，该矢量场F 唯一确定为()()()=-∇+∇⨯F r r A r φ其中1()()4''∇⋅'='-⎰F r r r r V dV φπ 1()()4''∇⨯'='-⎰F r A r r r V dV π第二章一、麦克斯韦方程组 1. 静电场 真空中：001d ==VqdV ρεε⋅⎰⎰SE S （高斯定理）d 0⋅=⎰lE l 0∇⋅=E ρε0∇⨯=E场与位：3'1'()(')'4'V dV ρπε-=-⎰r r E r r r r ϕ=-∇E 01()()d 4πV V ρϕε''='-⎰r r |r r |介质中：d ⋅=⎰D S Sqd 0⋅=⎰lE l ∇⋅=D ρ 0∇⨯=E极化：0=+D E P ε e 00(1)=+==D E E E r χεεεε ==⋅P e PS n n P ρ =-∇⋅P P ρ2. 恒定电场电荷守恒定律：⎰⎰-=-=⋅Vsdv dtd dt dq ds J ρ 0∂∇⋅+=∂J tρ传导电流与运流电流：=J E σ ρ=J v恒定电场方程：d 0⋅=⎰J S Sd 0⋅=⎰J l l0∇⋅=J 0∇⨯J =3. 恒定磁场 真空中：0 d ⋅=⎰B l lI μ （安培环路定理） d 0⋅=⎰SB S 0∇⨯=B J μ 0∇⋅=B场与位：03()( )()d 4π ''⨯-'='-⎰J r r r B r r r VV μ =∇⨯B A 0 ()()d 4π'''='-⎰J r A r r r V V μ 介质中：d ⋅=⎰H l lI d 0⋅=⎰SB S ∇⨯=H J 0∇⋅=B磁化：=-BH M μ m 00(1)=+B H =H =H r χμμμμ m =∇⨯J M ms n =⨯J M e4. 电磁感应定律() d d in lC dv B dl dt⋅=-⋅⨯⋅⎰⎰⎰S E l B S + ）（法拉第电磁感应定律 ∂∇⨯=-∂BE t5. 全电流定律和位移电流全电流定律： d ()d ∂⋅=+⋅∂⎰⎰D H l J S l St∂∇⨯=+∂DH J t 位移电流： d =DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0∂⎧⋅=+⋅⎪∂⎪∂⎪⋅=-⋅⎪∂⎨⎪⋅=⎪⎪⋅=⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰D H J S B E S D S B S lS l SS V Sl tl t V d ρ 0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩D H J BE D B t t ρ ()()()()0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩E H E H E E H t t εσμερμ 二、电与磁的对偶性em e m em e e m m e e m mm e 00∂∂⎫⎧∇⨯=-∇⨯=⎪⎪∂∂⎪⎪∂∂⎪⎪∇⨯=+∇⨯=--⎬⎨∂∂⎪⎪∇=∇=⎪⎪⎪⎪∇=∇=⎩⎭⋅⋅⋅⋅B D E H DB H J E J D B D B t t &tt ρρ m e e m ∂⎧∇⨯=--⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⇒⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩⋅⋅B E J D H J D B tt ρρ三、边界条件1. 一般形式12121212()0()()()0n n S n Sn σρ⨯-=⨯-=→∞⋅-=⋅-=（）e E E e H H J e D D e B B2. 理想导体界面和理想介质界面111100⨯=⎧⎪⨯=⎪⎨⋅=⎪⎪⋅=⎩e E e H J e D e B n n Sn S n ρ 12121212()0()0()0()0⨯-=⎧⎪⨯-=⎪⎨⋅-=⎪⎪⋅-=⎩e E E e H H e D D e B B n n n n 第三章一、静电场分析 1. 位函数方程与边界条件 位函数方程：220∇=-∇=ρφφε电位的边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂-=-⎪∂∂⎩s nn φφφφεερ 111=⎧⎪⎨∂=-⎪∂⎩s constnφφερ（媒质2为导体） 2. 电容定义：=qCφ两导体间的电容：=C q /U 任意双导体系统电容求解方法：3. 静电场的能量N 个导体： 112ne i ii W q φ==∑ 连续分布： 12eVW dV φρ=⎰电场能量密度：12ω=⋅D E e二、恒定电场分析1. 位函数微分方程与边界条件位函数微分方程：20∇=φ 边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂=⎪∂∂⎩nn φφφφεε12()0⋅-=e J J n 1212[]0⨯-=J J e n σσ2. 欧姆定律与焦耳定律 欧姆定律的微分形式： =J E σ 焦耳定律的微分形式： =⋅⎰E J VP dV3. 任意电阻的计算2211d d 1⋅⋅====⋅⋅⎰⎰⎰⎰E lE l J S E S SSUR G Id d σ （L R =σS ） 4. 静电比拟法：G C —，σε—2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d q C Ud d ε 2211d d d ⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析1. 位函数微分方程与边界条件矢量位：2∇=-A J μ 12121211⨯⨯⨯A A e A A J n s μμ()=∇-∇=标量位：20m φ∇= 211221∂∂==∂∂m m m m n nφφφφμμ 2. 电感定义：d d ⋅⋅===⎰⎰B S A l SlL IIIψ=+i L L L3. 恒定磁场的能量N 个线圈：112==∑Nmj j j W I ψ 连续分布：m 1d 2=⋅⎰A J V W V 磁场能量密度：m 12ω=⋅H B第四章一、边值问题的类型（1）狄利克利问题：给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ（2）纽曼问题：给定待求位函数在边界上的法向导数值()∂=∂f s nφ2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E l E l S Sd d q C U d d ε（3）混合问题：给定边界上的位函数及其向导数的线性组合：2112()()∂==∂f s f s nφφ （4）自然边界：lim r r φ→∞=有限值二、唯一性定理静电场的惟一性定理：在给定边界条件（边界上的电位或边界上的法向导数或导体表面电荷分布）下，空间静电场被唯一确定。

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者变化的电场产生的。

电荷是产生电场的源。

正电荷会产生向外辐射的电场，负电荷则产生向内汇聚的电场。

电场强度 E 用来描述电场的强弱和方向，其单位是伏特每米（V/m）。

电流是产生磁场的源。

电流产生的磁场方向可以通过右手螺旋定则来确定。

磁场强度 H 用来描述磁场的强弱和方向，其单位是安培每米（A/m）。

法拉第电磁感应定律表明，变化的磁场会产生电场。

麦克斯韦进一步提出，变化的电场也会产生磁场。

这两个定律共同揭示了电磁场的相互联系和相互转化。

二、电磁波的产生电磁波是电磁场的一种运动形态。

当电荷加速运动或者电流发生变化时，就会产生电磁波。

例如，在一个开放的电路中，电荷在电容器和电感之间来回振荡，就会产生电磁波。

这种振荡电路是产生电磁波的一种简单方式。

电磁波的频率和波长之间存在着一定的关系，即光速 c ＝λf，其中c 是光速（约为 3×10^8 m/s），λ 是波长，f 是频率。

不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。

例如，无线电波频率较低，用于通信和广播；而X 射线频率较高，用于医学成像和材料检测。

三、电磁波的传播电磁波在真空中可以无需介质传播，在介质中传播时，其速度会发生变化。

电磁波在传播过程中遵循反射、折射和衍射等规律。

当电磁波遇到障碍物时，会发生反射。

如果电磁波从一种介质进入另一种介质，会发生折射，折射的程度取决于两种介质的电磁特性。

衍射则是指电磁波绕过障碍物传播的现象。

当障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或较小时，衍射现象较为明显。

电磁波的极化是指电场矢量的方向在传播过程中的变化。

常见的极化方式有线极化、圆极化和椭圆极化。

四、电磁波的特性1、电磁波是横波，电场和磁场的振动方向都与电磁波的传播方向垂直。

2、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。

3、电磁波的传播速度是恒定的，在真空中为光速。

《电磁场与电磁波基础知识概述》一、引言电磁场与电磁波是现代物理学的重要组成部分，在通信、电子、电力等众多领域都有着广泛的应用。

从无线电广播到手机通信，从雷达探测到卫星导航，电磁场与电磁波无处不在。

深入了解电磁场与电磁波的基础知识，对于理解现代科技的发展和应用具有重要意义。

二、电磁场的基本概念（一）电场1. 定义电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。

电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。

2. 电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，用 E 表示。

它的定义是单位正电荷在电场中所受的电场力。

电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。

3. 电场线电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。

电场线上每一点的切线方向表示该点电场强度的方向，电场线的疏密程度表示电场强度的大小。

（二）磁场1. 定义磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，它存在于磁体、电流和运动电荷周围。

磁场对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

2. 磁感应强度磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用 B 表示。

它的定义是在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力 F 与电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值。

磁感应强度是矢量，其方向与小磁针在该点静止时 N 极所指的方向相同。

3. 磁感线磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线。

磁感线上每一点的切线方向表示该点磁感应强度的方向，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小。

（三）电磁场1. 定义电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称。

变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，两者相互激发，形成电磁场。

2. 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，由四个方程组成。

它揭示了电场和磁场之间的内在联系，以及电磁波的产生和传播规律。

三、电磁波的基本概念（一）定义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，是以波动的形式传播的电磁场。

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。