工程电磁场期末总结课件

距离远等优点。
电磁场在医疗领域的应用
要点一
总结词
电磁场在医疗领域的应用包括核磁共振成像、微波治疗、 电磁波透视等，为疾病诊断和治疗提供了重要手段。
要点二
详细描述
核磁共振成像是一种无创的影像学检查方法，利用强磁场 和射频脉冲使人体组织中的氢原子发生共振，从而产生人 体结构的图像。微波治疗则利用特定频率的电磁波对病变 组织进行加热，达到治疗肿瘤、炎症等疾病的目的。电磁 波透视则用于观察人体内部器官的形态和功能。
时变电磁场
04
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述时变电磁场的理论基础， 包括描述电场和磁场变化的微分方程。
麦克斯韦方程组还包括安培环路定律、法拉第电 磁感应定律和洛伦兹力定律等基本物理规律。
这些方程组揭示了电磁场之间的相互依赖关系， 以及它们随时间变化的规律。
波动方程与电磁波速
01
时变电磁场中的波动方程描述了电场和磁场随时间和空间的变 化规律。
电场中的电位差与电动势
电位差
两点之间的电位之差，等于两点之间的电压。
电动势
电源内部非静电力克服静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，其方向由电源负极指向正极。
恒定磁场
03
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B 表示，单位是特斯拉（T）。
磁场强度
描述电流产生磁场能力的物理量，用 H表示，单位是安培/米（A/m）。
静电场
02
电场强度与电位
电场强度
描述电场力的矢量，其方向与电场中 某点的电场方向相同，大小等于单位 正电荷在该点所受的电场力。
电位
描述电场中某点的能量状态，其大小 与电场强度和位置有关，其定义式为 $V = int_{0}^{r}Edl$。

01
02
03
无线通信
电磁波用于无线通信，如 手机、无线网络和卫星通 信。
雷达技术
电磁波用于探测、跟踪和 识别目标，广泛应用于军 事和民用领域。
电磁兼容性
电磁波可能干扰其他电子 设备的正常工作，需要采 取措施确保兼容性。
THANKS
感谢观看
03
高强度的电磁波照射会使生物体局部温度升高，可能造成损伤。
对材料的影响
电磁感应
电磁波在导电材料中产生感应电流，可能导致材料发热或产生磁场。
电磁波吸收与散射
某些材料能吸收或散射电磁波，用于制造屏蔽材料或隐身技术。
电磁波诱导材料结构变化
长时间受电磁波作用，某些材料可能发生结构变化或分解。
对信息传输的影响
电磁场与电磁波期末复习知识 点归纳课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
• 电磁场与电磁波的基本概念 • 静电场与恒定磁场 • 时变电磁场与电磁波 • 电磁波的传播与应用 • 电磁辐射与天线 • 电磁场与电磁波的效应
01
电磁场与电磁波的基本概 念
电磁场的定义与特性
总结词
描述电磁场的基本特性，包括电场、磁场、电位移矢量、磁感应强度等。
电磁波的折射
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，折射角与入射角的关系由斯涅尔定律确 定。
电磁波的散射与吸收
电磁波的散射
散射是指电磁波在传播过程中遇到障碍物时，会向各个方向散射，散射强度与障碍物的 尺寸、形状和介电常数等因素有关。
电磁波的吸收
不同介质对不同频率的电磁波吸收能力不同，吸收系数与介质的电导率、磁导率和频率 等因素有关。
微波应用
微波广泛应用于雷达、通信、加热等领域， 如微波炉利用微波的能量来加热食物。

工程电磁场PPT
PPT文档演模板
2020/11/12
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
教育部电子信息与电气学科教学指导委员会 基础课教学指导分委员会
《电磁场》课程教学基本要求
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
电磁学三大实验定律： 库仑定律， 安培定律， 法拉第定律。
Reaction Field
提升力
Magnetic Force
PPT文档演模板
Levitation Force (mN): Theory 45.72 Lorentz 42.04 Maxwell Str 44.60 Virt Work 44.73
工程电磁场PPT
2-D Magnetostatics (2-D静磁场)
电场强度E (V/m) － 8000 8000 200/f 200/f 67 67 67/f1/2 14 9.85f1/2 28
磁场强度H (A/m)
7000 7000/f2 900/f 0.9/f
1.13 1.13 0.17/f 0.17/f1/2 0.036 0.026f1/2 0.073
磁感应强度B (μT) 9000 9000/f2 1100/f 1.1/f 1.4 1.4 0.21/f
雷达
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电磁波暗室（无反射）
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
电场脉冲模拟器
工程电磁场PPT
PPT文档演模板
开阔地试验
工程电磁场PPT
磁悬浮分析

2
当 =0时 2 0
泊松方程 拉普拉斯方程
2
—拉普拉斯算子 2 2 2 2 x2 y 2 z 2
➢所有静电场问题的求解都可归结为在一定条件下寻求
泊松方程或拉普拉斯方程的解的过程。
1.4.2 边值问题（Boundary Problem)
微分 方程
泊松方程 2＝－ / 拉普拉斯方程 2＝0
电磁场课件资料
1.2.2 静电场中的电介质
无极性分子
电介质的极化
有极性分子
➢电介质在外电场作用下发生极化，形成有向排列的电偶极子，
并在电介质内部和表面形成极化电荷。
用极化强度 P 表示电介质的极化程度，即
P
lim
V 0
p
V
C/m2 电偶极矩体密度
式中， p为体积元 V内电偶极矩的矢量和，P 的方向从负极化电荷指向
代入通解
图1.5.3 接地金属槽内
(x, y) 4U0 1 sin( nπ x)sh( nπ y) 的等位线分布
π n1 nshnπ a
a
n＝奇数
例1.5.2 垂直于均匀电场 E 放置 一根无限长均匀介质圆柱棒 ， 试求
圆柱内外 和 E 的分布。
解：1）取圆柱坐标系，边值问题
均匀电场中的介质圆柱棒
给定空间某一区域内的电荷分布（或无电荷），
同时给定该区域边界上的电位或电场（边值，或称边
界条件），在这种条件下求该区域内的电位或电场强
度分布。
y
100V
例：试求长直接地金属槽内 电位的分布。
接地金属槽的截面
1.4.1 泊松方程与拉普拉斯方程
E 0
E
DE
D
E E E

描述磁场变化引起的感应电动势和电流。
磁场的产生和性质
磁场由磁荷产生，并且受到电荷和电流的影响。 磁场具有磁场线和磁感应强度的概念，能够对物体施加磁力。
洛伦兹力和电动势的作用
洛伦兹力
描述电荷在磁场中受到的力，影响电流的流动和 物体的运动。
电动势
描述电场或磁场中的能量转化为电流的能力。
变电磁电荷是电磁场的源，电场是电荷产生的场，电位移描述电场中的能量传递。 电荷和电场之间遵循库仑定律，电场线表示电场的强度和方向。 电位移是电场中的一个重要概念，衡量电场中的能量传递。
安培环路定理和法拉第电磁感应定律
安培环路定理
描述电流环路中的磁场强度分布和变化。
法拉第电磁感应定律
电磁辐射和信号传输
电磁辐射
描述电磁场向周围空间传播的过程，包括可见光、无线电波等。
信号传输
利用电磁场进行信息和数据的传递，应用于通信和无线技术。
调制和解调
调制是在信号中嵌入信息，解调是从信号中提取信息。
工程电磁场原理教学课件 PPT
欢迎来到《工程电磁场原理教学课件PPT》！本课程将深入讲解电磁场的基 本概念和原理，探讨电磁场在工程应用中的重要作用。
电磁场的基本概念和原理
电磁场是一种在空间中存在的物理场，由电荷产生，分为静电场和静磁场。 静电场由静电荷引起，表现为电荷之间的相互作用。 静磁场由静磁荷引起，表现为物体受力方向的改变。
1
变电磁场
由电荷或电流的变化引起，包括电磁感应现象和电磁辐射。
2
电磁波
由振荡的电场和磁场组成，可以在空间中传播。
3
应用和影响
变电磁场和电磁波的产生对通信、能源传输和医学诊断等领域起着重要作用。
电磁场的能量和功率

q q k isini 6 ,k ic o si 8 kikx2kz262821 0
220.628m
ki 10
（2）
tgqi
kix kiz
6 0.75 8
qi 36.90
u v u u v u u v
（3）入射波传播方向的单位矢量为 e u v ik ki ex6 1 0ez80.6e u u v x0.8e u u v z
u H u v i(x ,z ) 1 0 e u v i u E u v i(x ,z ) 1 2 u 1 0 u v( e u u v u x u 8 v e u u v z6 ) u e u v j(6 x 8 z ) A /m
2k0 rr
k
0 r r
vk1c rr
f v
期末复习
2
电磁场与电磁波
理想媒质中（导电媒质）
电磁场复矢量解为：
r v r vv E(r)Em ejkgr
u v v u vv vu vv v v v
E ( r ) E m e j k c e n g r E m e e n g r e je n g r
期末复习
5
电磁场与电磁波
x
媒质1：
1,1,1 r
Ei r
r
ki
Hi
媒质2： 2,2,2
r
Et r
r Ht
kt
ry
z
r
Hr
kr
r
Er
分界面上的反射系数
2c 1c 2c 1c
分界面上的透射系数
22c 2c 1c
入射波空间：
u v v u v v u v v u v v v u v v v E 1 ( r ) E i ( r ) E r ( r ) E i m e j k i g r E r m e j k r g r

q q R d
求得镜像电荷 q
再在球心处放置电荷 q
球面总电 量为零
球面外电荷 q 镜像电荷 q
0
球心处放置镜像电荷 q
q C 4 0 R
5
镜像法原理：以场外虚拟的集中电荷等效边界上的分布电荷
镜像电荷在被研究场域之外，不 会改变内部介质及电荷分布
保证边界 条件不变
镜像电荷
在被研究场域之外 与场源电荷平行对称 与场源电荷大小相等，方向相反
rotE 0
无旋场
L (分界面上无自由面电荷)
边界条件
D2n D1n
1
1
n
12
2
2
n
12
E1t E2t
1 12 2 12
2
折射定理
tg1 1 tg 2 2
1
高斯定理的应用------求对称电荷分布的场强分布
利用高斯定理的解题步骤：
１、对称分析；
２、选择合适的高斯面，求高斯定理等式左端的通量；求高斯定 理等式右端的面内总电荷；（要求面上场强处处相等或分片相等
17
全的电的磁合高磁综电 电磁磁通曲斯场上流场感场连线定以H所E定都B应都续。律涡述律能J定 能 性 旋：,电：产0律 产 原 的表B磁t麦生D生 理 形：明t场克磁电 式麦 ：电基斯场场产荷克 表llEH本韦。。生以斯明S方Bd第d电发韦磁ll程一场散d第场组S方的)二是S。(程S方方无J0，式程源Bt表产，场Dtd明S生表),磁传磁d电明S通电导力场电全连磁电线荷电续感(变流总和流性应化和是定原定变的理理变律闭化化
电感
L
I
单位：H（亨利） L Li L0
自感计算的一般步骤：
设 I H B Φ L ( Li , L0 ) A

● 本课程学习将遵循数学建模、分析的主线索展开，因此，除微积分基 础知识外，矢量分析与场论、数理方程(偏微分方程)与特殊函数等数学知识 和工具都应成为定性乃至定量分析电磁场问题所必备的知识基础。
2. 掌握常用分析、计算的方法
● 通过例题、习题等环节不断提高逻辑思维、分析与解题能力，这也是 理论联系实际、通过实践能动地理解和深化概念的过程。
三、学习方法
电磁场理论体系完整、简练，内涵丰富、概念性强，且较抽象。同时， 应用数学知识与工具较多，涉及知识面宽，故更需要注意科学的学习方法
1. 深入理解，建立正确的物理概念，并熟练运用必须的数学 知识和工具
● 实践证明，正确理解物理概念是学习中困难的主要方面，故需抓住此 主要矛盾，通过深入钻研，使之得以缓解。
度)J(r,t),其量值为
J lim i di
S Sn 0
n
dSn
其方向习惯上定义为正电荷运动的方向。
(单位: A/m2)
(1.2)
§1.3 矢量分析教学中的若干讨论点
1. 点函数在不同坐标系下的数学描述
例1.1 设标量点函数(r)在直角坐标系下的表示式为(x，y，z)＝ x2＋y2－z，试写出该点函数在圆柱坐标系下的表示式，并以给定点的函
想化实际带电系统的电荷分布形态为如下四种形式：
（1）点电荷 q(r,t)：
（2）电荷体密度 (r,t)q：r C
（3）电荷面密度
r(r,tlVi)m：0 qVr
dq r
dV
C/m3
（4）电荷线密度
r(r,tl)Sim ：0 qSr
§1.1 电磁场的物理模型及其分析
根据电磁现象和过程分析的物理模型构造的本质，可建立如下电磁 场分析与电路分析的物理模型之间的对比关系。

H = −∇ϕ m
ϕ m = ∫ H ⋅ dl
p
Q
ϕ m —磁位
A（安培）
2. 磁位 ϕm 的性质 磁位 ϕ m 仅适合于无电流区域; 磁位 ϕ m 没有物理意义 等磁位面（线)方程为ϕ m = 常数，等磁位面（线） 与磁场强度 H 线垂直; 上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
ϕ m 是多值函数。
证明: 设 B 点为参考磁位， 则
μ0 I (b − x )2 + y 2 ln A= e 2 2 z 4π (b + x ) + y
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
两线输电线的等A 线方程为偏心圆方程
y 2 + ( x + b) 2 y 2 + ( x − b) 2 = k2 ,
( x − h) 2 + y 2 = a 2
相似
等A 线 双线输电线的磁场
磁场中有不同磁介质时，要分区域建立方程。 分界面上的衔接条件 由
⎧ H1t = H 2t ⎨ ⎩ B1n = B2 n
⎧ϕm1 = ϕm 2 ⎪ ⎨ ∂ϕm1 ∂ϕm 2 μ1 = μ2 ⎪ ∂n ∂n ⎩
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
例 解
求长直载流导线的磁位。 单根载流导线，取柱坐标
2 ϕm 1 ∂ 2 ∇ ϕm = 2 =0 2 ρ ∂φ
恒定磁场与恒定电流场的比拟
由于两种场均满足拉普拉斯方程，且边界条 件相同，所以可以磁电比拟。
上 页 下 页
第 二 章
恒定电场
第 二 章
恒定电场
3.5磁矢位及其边值问题
Magnetic Vector Potential and Boundary Value Problem

推导：
D H J t B E t
H ( E ) E ( H ) B D H E J E
t t
B ( H ) 1 1 2 H H H H H t t 2 t t 2
A称为矢量位，单位为Wb/m；φ称为标量位，单位为V(伏)。
B A
E
A E t 2 t ( A)
1 E A J H ( A) J t t t 2 A 2 A t 2 J A t
电荷守恒定律
J
t
dq S J dS dt
散度定理
斯托克斯定理

V
FdV

s
F dS

S
F dS

C
F dl
矢量恒等式 （ A） 0
H J D t
u） 0 （
c

H dl

s
(J
二、电磁场边界条件
n ( H1 H 2 ) J s 或
H1t H 2t J s
n ( E1 E2 ) 0
n ( B1 B2 ) 0
n ( D1 D2 ) s
或
或
或
E1t E2t
B1n B2 n
D1n D2 n s
三、坡印廷定理和坡印廷矢量
r
可知，电流元 I 0 dl0 产生的磁感应强度为：
R r r '
O
0 ( I 0 dl0 R) dB 4 R3