电磁场与电磁波第2章OK

1、第九章 导行电磁波,沿一定的路径传播的电磁波称为导行电磁波，传输导行波的系统称为导波系统。,常用的导波系统有双导线、同轴线、带状线、微带、金属波导等。,本章仅介绍金属波导中矩形波导和同轴波导的传播特性。,带状线,微 带,几种常用导波系统的示意图,几种常用导波系统的主要特性,9.1 TEM 波、TE 波及TM 波,TEM波、TE波及TM波的结构：,能够建立静态场的导波系统必然能够传输TEM波。,麦克斯韦方程说明金属波导不能传输TEM波。,直角坐标系中电场与磁场可以分别表示为,根据导波系统横截面的形状选取直角坐标系或者圆柱坐标系，且令其沿 z。

2、第3章 介质中的麦克斯韦方程,本章将讨论一般介质中的麦克斯韦方程，这首先需要了解介质的电与磁的性能以及一些简单概念。通过分析发现，如果引入极化矢量 和磁化矢量 ，就可以很方便地来描述普通介质中麦克斯韦方程的一般形式。本章还将引入介质中相对介电常数的定义,而且会看到与介质折射率n之间存在着直接的联系。,1. 介质特性：电偶极矩 、分子极化率 、极化矢量,4. 一般媒质中的麦克斯韦方程,重点：,3. 磁偶极矩、磁化强度矢量 、,2. 介质的折射率、相对介电系数,5. 介质中的三个物态方程,6. 场量的边界条件,3.1 电介质及其极化,1. 电。

3、电磁场理论和实践证明，随时间变化的电荷、电流分布会激发随时间变化的电磁场，时变电磁场可以脱离场源以波的形式向远处传播，这种现象称为电磁波的辐射。辐射电磁波的装置称为天线。天线既能辐射电磁波，又能接收电磁波，故称为无线电设备的“耳目”，它是无线电通信、导航、雷达、遥测、射电天文、电子对抗和信息战等应用系统的重要组成部分。严格地说，求解辐射问题就是根据天线的边界条件求解麦克斯韦方程组。然而，这种严格求解在数学上往往遇到很大的困难，有时甚至是不可能的。因此，实践中采用近似解法，即先近似求得场源分布，再。

4、1. 电场力、磁场力、洛伦兹力,4. 微分形式的麦克斯韦方程,重点：,第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程,3. 麦克斯韦方程的导出及意义,2. 电磁场中的三种电流以及电流连续性原理,7. 电磁场的能量与坡印廷矢量,5. 积分形式的麦克斯韦方程,6. 时谐形式的麦克斯韦方程,2.1 电场力、电场强度与电位,1. 电场力与电场强度,1）静止点电荷的作用力库仑定律,适用条件, 两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;,当真空中引入第三个点电荷 时，试问 与 相互间的作用力改变吗? 为什么？,结论：电场力符合矢量叠加原理,单位：牛顿,假定电荷q2=1C，于是电场力。

5、1. 电场力、电场强度与电位,4. 电偶极子与磁偶极子,重点：,第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程,5. 麦克斯韦方程的导出及意义,2. 磁场力、磁感应强度与磁位,7. 电磁场的能量与坡印廷矢量,3. 洛伦兹力,6. 电磁场中的三种电流以及电流连续性原理,2.1 电场力、电场强度与电位,1. 电场力,库仑定律,适用条件, 两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;,2. 电场强度,库仑定律还可以换一种方式来阐述：假定电荷q=1C，于是电场力 即为q1对单位电荷的作用 力,我们将这个特定大小的电场力 称为电场强度矢量,由电场强度矢量可以得出两个或多个彼此相对静。

6、第6章、平面电磁波,6.1 理想介质中的均匀平面波 6.2 损耗媒质中的均匀平面波 6.3 均匀平面波的极化 6.4 均匀平面波对平面边界的垂直入射 6.5 均匀平面波对平面边界的斜入射 6.6 各向异性媒质中的均匀平面波,第六章、平面电磁波,6.1 理想介质中的均匀平面波,理想介质是指电导率 ， 、 为实常数的媒质， 的媒质称为理想导体。介于两者之间的媒质称为有损耗媒质或导电媒质。,本节介绍最简单的情况，即介绍无源、均匀（homogeneous）（媒质参数与位置无关）、线性（linear）（媒质参数与场强大小无关）、各向同性（isotropic）（媒质参数与场。

7、第五章 平面电磁波,随时间变化的电荷、电流所激发的电场、磁场也随时间变化。随时间变化的电磁场简称为时变场。由麦克斯韦方程组可知，变化的电场和变化的磁场可以相互激发，从而时变电磁场可以脱离场源以波动的形式向远处传播。预言电磁波的存在是麦克斯韦方程组的重要成果之一。本章讨论电磁波被场源激励出来以后，远离场源在空间中的传播。该问题是无源空间中麦克斯韦方程组的解。我们首先由麦克斯韦方程组导出电磁波动方程，然后讨论平面电磁波在无界均匀介质中的传播特性。,5.1 无源空间的电磁波动方程,设空间充满各向同性非导电均匀。

8、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。

9、1. 电场力、磁场力、洛伦兹力,4. 微分形式的麦克斯韦方程,重点：,第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程,3. 麦克斯韦方程的导出及意义,2. 电磁场中的三种电流以及电流连续性原理,7. 电磁场的能量与坡印廷矢量,5. 积分形式的麦克斯韦方程,6. 时谐形式的麦克斯韦方程,2.1 电场力、磁场力与洛伦兹力,1. 电场力,库仑定律,适用条件, 两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;,结论：电场力符合矢量叠加原理,当真空中引入第三个点电荷 时，试问 与 相互间的作用力改变吗? 为什么？,库仑定律还可以换一种方式来阐述：假定电荷q=1C，于是电场力 即为q1对。

10、电磁场与电磁波 第二章 静电场,回顾,梯度、散度、旋度 惟一性定理 亥姆霍兹定理(无旋场与无散场),静电场,主要内容： 电场强度与电通密度 场方程（真空与介质） 电位 电偶极子与介质极化 静电场的边界条件 电容 电场能量 电场力,静电场,静电场：当静止电荷的电荷量不随时间变化时，其产生的电场也不随时间变化。电荷周围场的特性与观察者和电荷之间的相对运动状态有关。,电场强度、电通及电场线,电场强度：电场对某点单位正电荷的作用力称为该点的电场强度，以 表示：式中q 为试验电荷的电量， 为电荷q 受到的作用力。 电通：电场强度通过。

11、一、场量的定义和计算,(一) 电场,(二) 电位,(三) 磁场,(四) 矢量磁位,二、麦克斯韦方程组的建立,(一) 安培环路定律,(二) 法拉第电磁感应定律,(三) 电场的高斯定律,(四) 磁场的高斯定律,(五) 电流连续性方程,第2章 电磁学基本理论,三、麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式,一、场量的定义和计算,(一) 电场,1. 什么是电场？,这种存在于电荷周围，能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。可见电荷是产生电场的源。,2. 电场强度的定义,单位正电荷在电场中某点受到的作用力称为该点的电场强度。,电场强度严格的数学表达式为：,在此要求实。

12、第3章 介质中的麦克斯韦方程,本章将讨论一般介质中的麦克斯韦方程，这首先需要了解介质的电与磁的性能以及一些简单概念。通过分析发现，如果引入极化矢量 和磁化矢量 ，就可以很方便地来描述普通介质中麦克斯韦方程的一般形式。本章还将引入介质中相对介电常数的定义,而且会看到与介质折射率n之间存在着直接的联系。,1. 介质特性：电偶极矩 、分子极化率 、极化矢量,4. 一般媒质中的麦克斯韦方程,重点：,3. 磁偶极矩、磁化强度矢量 、,2. 介质的折射率、相对介电系数,5. 介质中的三个物态方程,6. 场量的边界条件,3.1 电介质及其极化,1. 电。

13、Fundamentals of Electromagnetic Fields and Waves,武汉理工大学信息工程学院 黄秋元,电磁场与电磁波理论基础,创新计划,通信技术研究所：http:/public.whut.edu.cn/ict/ 创新计划项目名称： 突发光信号功率测试 （单片机或DSP） 3-5人， 突发光信号误码测试（FPGA） 3-7人 指导教师 黄秋元:13367279099 周鹏:13367278799 要求：积极、认真；强烈做或参与项目的愿望,1. 标量、矢量，标量场、矢量场,3. 通量与散度,重点：,第1章 矢量分析,(Vector Analysis),2. 矢量的运算，坐标系,4. 环量与旋度,5. 方向导数与梯度,7. 斯托克斯定理,6. 高。

14、第5章 静态场的解,静态场是指场量不随时间变化的场。静态场包括：静电场、恒定电场及恒定磁场，它们是时变电磁场的特例。分析静态场，必须从麦克斯韦方程组这个电磁场的普遍规律出发，导出静态场中的麦克斯韦方程组，即描述静态场特性的基本方程。再根据它们的特性，联合物态方程推导出位函数的泊松方程和拉普拉斯方程。最后，静态场问题可归结为求泊松方程和拉普拉斯方程解的问题。通常求解这两个方程的方法有：镜像法、分离变量法和复变函数法，它们属于解析法，而在近似计算中常用有限差分法。,1. 静电场、恒定电场 、恒定磁场的基本方。

15、1. 电场力、磁场力、洛伦兹力,4. 微分形式的麦克斯韦方程,重点：,第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程,3. 麦克斯韦方程的导出及意义,2. 电磁场中的三种电流以及电流连续性原理,7. 电磁场的能量与坡印廷矢量,5. 积分形式的麦克斯韦方程,6. 时谐形式的麦克斯韦方程,2.1 电场力、磁场力与洛伦兹力,1. 电场力,库仑定律,适用条件, 两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;,结论：电场力符合矢量叠加原理,当真空中引入第三个点电荷 时，试问 与 相互间的作用力改变吗? 为什么？,施力电荷的要求？,库仑定律还可以换一种方式来阐述：假定电荷q=1C，于。