16电磁场

1、电磁场 与电磁波,多媒体电子教案,电磁场与电磁波 绪 论,研究对象,从初等物理学中知道：电荷有正、负电荷两种。正、负电荷都是电场的源。,电荷形成电场,电流形成磁场,简言之是研究静止和运动电荷的学科。,运动电荷形成电流，电流形成磁场。,绪论,电磁场与电磁波,电磁场与电磁波 绪论,场 ：是一个空间分布量，可以是时间的函数；也可以不是时间的函数。,时变的电场和磁场是耦合在一起的，从而形成电磁场；在某些条件下，时变电磁场产生波，从源辐射出去。,时变的电场伴随着磁场，时变的磁场亦伴随着电场。即：,该课程主要研究电磁学的原理及。

2、电 磁 场 理 论Electromagnetic Theory郑州大学物理工程学院 马凤英Email: mafyzzu.edu.cn,一、课程的性质和任务 二、电磁场理论的主要研究领域 三、电磁场理论发展简史 四、电磁场理论的主要研究对象 五、学习的目的、方法及其要求 六、主要参考书,绪 论,一、课程的性质和任务,“电磁场理论”是高等学校电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课，课程涵盖的内容是电子、电气信息类专业本科学生应具备知识结构的重要组成部分。近代科学的发展表明，电磁场与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础。

3、1、对于单匝线圈取自感系数的定义为LI。当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变，且无铁磁质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数L,（A）、变大，与电流成反比关系,（C）、不变,（D）、变大，但与电流不成反比关系,（B）、变小,(C),a,b,c,l,B,3、如图所示，直角三角形金属架abc放在均匀磁场中，磁场B平行于ab边，bc的长度为l。当金属框绕ab边以匀角速度转动时，abc回路的感应电动势 , 和a,c两点间的电势差Ua-Uc为,(B),4、如图，平板电容器(忽略边缘效应）充电时，沿环路L1、L2磁场强度H的环流中，必有：,L2,L1,（C）,5、两。

4、第一章数学基础 1 1矢量函数 1 1 1标量与矢量 标量 只有大小 在取定其单位后可以用一个数来表示 例如长度 质量 时间 能量等 矢量 不仅有大小之分 而且有方向之别 例如位移 力 速度 电场强度 磁场强度等 1 1 2矢量的表示方法 。

5、第九章 电磁感应,一、法拉第电磁感应定律,动生电动势： (B不变，导线运动),一个线圈中磁通量变化，就会在线圈中有感应电动势及感应电流。,感生电动势： (导线不动，B变化),变化的磁场会激发起一种非静电性的电场，这种电场具有涡旋性，其电场线是无头无尾的闭合曲线。这种电场称为涡旋电场。其是：无源、有旋场。,洛仑兹力是动生电动势的起因,涡旋电场力是感生电动势的起因,二、自感与互感,自感系数与自感电动势：,互感系数与互感电动势：,三、磁场能量,载流线圈产生磁场，磁场具有能量：,第十章 麦克斯韦方程组 电磁波,一、位移电流,位移。

6、电磁学漫谈,一、电磁学发展史,二、该课程的内容,三、场的基本概念,一、电磁学发展史 1. 最早的记载：公元前 600年左右 2. 1745年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶，可以将电荷储存起来，供电学实验使用，为电学研究打下了基础。 3. 1752年7月，美国著名的科学家、文学家、政治家富兰克林的风筝试验，证实了闪电式放电现象，从此拉开了人们研究电学的序幕。,4. 1753年，俄国著名的电学家利赫曼在验证富兰克林的实验时，被雷电击中，为科学探索献出了宝贵的生命。 5. 1638年，在我国的某些建筑学的书籍中就有关于避雷的记载：屋顶。

7、2.4电力线和电通量,E 线微分方程,直角坐标系,当取不同的 C 值时，可得到不同的等位线( 面 )。,等位线(面)方程,曲线上任一点的切线方向是该点电场强度 E 的方向。,电位相等的点连成的曲面称为等位面。,1.1.7 电力线方程,下 页,上 页,返 回,电力线与等位线（面）的性质：,图1.1.10 点电荷与接地导体的电场,图1.1.11 点电荷与不接地导 体的电场,E 线不能相交,E 线起始于正电荷，终 止于负电荷;,E 线愈密处，场强愈大;,E 线与等位线（面）正交；,下 页,上 页,返 回,图1.1.12 介质球在均匀电场中,图1.1.13 导体球在均匀电场中,图1.1.14 点电荷。

8、电磁跟踪技术,体内医疗技术之,蔡成超（6151915007）,目 录,1 跟踪系统介绍 2 电磁跟踪系统的构成2.1系统发射源的激磁方式2.2系统发射线圈及其传感器2.3系统磁场接收单元的选型,位置跟踪技术主要用于捕捉标记点的坐标、方向、动作等，在虚拟现实、医疗手术导航、计算机视觉图像等应用领域都起到非常重要的作用。目前常用的位置跟踪技术主要有五大类：机械跟踪技术、光学跟踪技术、声学跟踪技术、电磁跟踪技术和惯性位置跟踪技术。,1 跟踪系统介绍,电磁跟踪是一种利用磁场信息获得物体位置和空间姿态的方法，在生物医学、虚拟现实等应用中具。

9、Steady Magnetic Field,下 页,4.电感、能量与力的计算,重点：,2.恒定磁场的基本方程和分界面衔接条件,1.磁感应强度、磁通、磁化、磁场强度的概念,3.磁位及其边值问题,第三章 恒定磁场,客观意义,下 页,上 页,1. 研究磁场的意义,磁现象是客观存在，是我们了解和认识自然不可缺少的一部分。,理论意义,导体中有电流，在导体内部和它周围的媒质中就不仅有电场还有磁场，磁的本质是动。

10、主要内容 静态的场唯一性定理分离变量方法Green函数方法镜像原理 第四章静态电磁场求解 4 1静态场的唯一性定理 1静态电磁场的方程静电场由电荷激发 电荷是静电场的通量源 恒定磁场由恒定电流激发 电流是静态磁场的涡旋源 静态电磁场与时间无关 具有相同的基本特性 静态电磁场与时间无关 属于时不变场 数学上满足同一类方程 Poisson方程 为介质的电磁特性参数 静态电磁场 恒定电流磁场源区 具有无。

11、第三章 静态电磁场,静电场、稳恒电场和稳恒磁场都不随时间变化，统称为静态场。在静态情况下，电场与磁场是相互独立的，故可分别讨论。本章从麦克斯韦方程组出发，分别介绍关于静电场、稳恒电场和稳恒磁场的处理方法。对静电场和稳恒电场，可引入标量电位，将矢量场的问题转化为相对简单的标量场问题。对磁场可引入矢量磁位。相对于磁感应强度而言，矢量磁位与电流的关系较为简单，因此利用矢量磁位求磁场分布比较方便。,3.1 静电场的电位,3.1.1 静电场的电位 静电场的场方程为由于静电场无旋，故必可将其写为这里标量函数 称为电位或电势。

12、变化的电磁场,第十六章,第 16 章 变化的电磁场,第 16 章 变化的电磁场,16.2 动生电动势,16.1 电磁感应定律,16.3 感生电动势感应电场,16.4 自感和互感,16.6 磁场能量,16.7 位移电流,16.8 麦克斯韦电磁场方程组,16.5 电容和电感电路中的暂态电流,16.1 法拉第电磁感应定律,一、电磁感应现象,实验一：,当条形磁铁插入或拔出线圈回路时，在线圈回路中会产生电流，而当磁铁与线圈保持相对静止时，则回路中不存在电流。,实验二：,以通电线圈代替条形磁铁,1、当载流线圈B相对于线圈A运动时，线圈回路内有电流存在。,2、当载流线圈B相对于线圈A静止。

13、第一章 矢量分析,本章知识要点,直角坐标系中算符“ ”，及梯度、散度、旋度计算,（1.3.8）,（1.3.9）,例1.3.1. （P.13）,（1.4.8）,算符表达式,梯度公式,散度公式,散度定理,（1.4.12）,旋度公式,（1.5.7）,斯托克斯定理,（1.5.12）,矢量恒等式的证明,（1.6.1）,（1.6.5）,P.32，习题1.16，( 计算题 ),（证明）,（证明）,P.32，习题1.23，（证明题）,第二章 电磁场的基本规律,本章要点,2.1.3 电荷守恒定律与连续性方程,电荷守恒定律,电流连续性方程,（2.1.14）,（2.1.17）,2.2.2 静电场的散度与旋度,（2.2.12）,（2.2.14）,2.3.2 恒定磁场。

14、1,课程指导课五 第16章 电磁场 1 法拉第电磁感应定律 2 动生电动势 3 感生电动势 4 自感和互感 5 磁场的能量 6 位移电流 7 麦克斯韦方程组 8 电磁波,教师：郑采星,大学物理,2,基本要求,教学基本内容、基本公式,第16章 电磁场,掌握法拉第电磁感应定律，楞次定律，电磁感应现象与能量守恒定律的关系。动生电动势，用电子理论解释动生电动势。理解感生电动势，涡旋电场，涡电流。理解自感与互感。能进行有关计算。理解位移电流，麦克斯韦电磁场理论，麦克斯韦方程组织分形式及其物理意义。了解振荡电路。电磁振荡。电磁波的产生和传播。了解。

15、第六章 时 变 电 磁 场,2,6-1 传导电流、运流电流和位移电流 6-2 全电流定理 6-3 电磁感应定律 6-4 麦克斯韦电磁场方程组 6-5 时变电磁场中不同媒质交界面的边界条件、解的唯一性定理 6-6 电磁场能量、坡印廷矢量及能量流 6-7 电磁动态位及其微分方程,第六章 时变电磁场,本章所研究的对象，为时变电磁场。场中各物理量不仅是空间坐标的函数，而且也是时间的函数。本章将要研究统一的电磁场同时存在的两个方面随时间变动的电场与随时间变动的磁场。,3,1.传导电流 传导电流是由自由电荷在导电媒质中作有规则的运动而形成的电流。,6-1 传导电。

16、主要内容 静态电磁场的基本性质静态电磁场的能量静态电磁场的基本方程 第三章静态电磁场 3 1静电场及其方程 1电位函数及其满足的方程对于静电场 Maxwell方程变为引入电位函数 满足的方程如果Poisson方程变为Laplace方程 Po。

17、2019/6/19,第六章准静态电磁场,1,第六章 准静态电磁场,6-2 磁准静态场,6-3 集肤效应与邻近效应,6-4 涡流损耗与电磁屏蔽,6-5 电路定律和交流阻抗,6-1 电准静态场,当电磁场随时间变化较缓慢时，在不影响工程计算精度的前提下，忽略 或 的电磁场，称为准静态电磁场。,2019/6/19,第六章准静态电磁场,2,6-1 电准静态场,6-1-1 电准静态场（EQS）,时变电场： 有源、无旋 （同静电场）,边值问题：,标量电位：,基本方程：,当感应电场远远小于库仑电场时，B/t忽略不计，称为电准静态场,因此，电准静态场与静电场的计算方法相同。此时，E和D与场源(t)。

18、1,第16章 电磁场,磁悬浮列车,2,电磁感应现象揭示了电与磁之间的联系和转化，为人类获取电能开辟了道路，引起了一场重大的工业和技术革命。,电流磁场，磁场电流？,经过失败和挫折(18221831)，法拉第终于发现：感应电流与原电流的变化有关，而与原电流本身无关。,在恒定电流的磁场中，导线中无电流法拉第感到迷惑。,3,1831年法拉第总结出以下五种情况都可产生感应电流：变化着的电流，运动着的恒定电流，在磁场中运动着的导体， 变化着的磁场，运动着的磁铁。,4,1832年法拉第发现，在相同的条件下，不同金属导体中产生的感应电流的大小，与。