电磁场知识点

第一章

通量的定义、公式 P6

通量： 矢量 E 沿某一有向曲面 S 的面积分称为矢量 E 通过该有向曲

面 S 的通量，以标量ψ 表示，即

散度的定义、物理意义、公式 P7

1.定义：当闭合面 S 向某点无限收缩时，矢量 A 通过该闭合面S 的通量与该闭合面包围的体积之比的极限称为矢量场 A 在该点的散度，以 div A 表示，即

2.物理意义：可理解为通过包围单位体积闭合面的通量

3.公式：(柱坐标与球坐标不需要记忆)

直角坐标： 柱坐标： 球坐标：

环量的定义、公式 P8

环量：矢量场 A 沿一条有向曲线 l 的线积分称为矢量场 A 沿该曲线的环量，以Γ表示，即

旋度的定义、物理意义、公式 P9

1.定义：旋度是一个矢量。若以符号 rot A 表示矢量 A 的旋度，则其方向是使矢量 A 具有最大环量强度的方向，其大小等于对该矢量方向的最大环量强度，即

2.物理意义：矢量场的旋度大小可以认为是包围单位面积的闭合曲线上的最大环量

3.公式： 直角坐标：

梯度的定义 P11

梯度: 标量场在某点梯度的大小等于该点的最大方向导数，梯度的方向为该点具有最大方向导数的方向。可见，梯度是一个矢量。

高斯散度定理公式 P7 ⎰⎰⋅=S V V d d div S A A 或⎰⎰⋅=⋅∇S

V V d d S A A

⎰⋅= S d ΨS E div y x z A A A x y z ∂∂∂=++∂∂∂A 0)(≠∂∂+∂∂+∂∂=⋅∇r z A φA r 1)(rA ρr 1z)φ,(r,z φr A 0)(r φA sin θr 1)(sin θs θrsin θ1)A (r r r 1φθr 22≠∂∂+∂∂+∂∂=⋅∇A d l Γ=⋅⎰ÑA l S l S Δd lim rot max 0Δn ⎰

⋅=→l A e A z

y x z

y x A A A z

y x ∂∂∂∂∂∂=e e e A rot

斯托克斯定理公式 P10

或

第二章

电场强度的定义、公式 P24

1.定义：电场对某点单位正电荷的作用力称为该点的电场强度，以E 表示。

2.公式：

电位的物理意义 P28

静电场中某点的电位，其物理意义是单位正电荷在电场力的作用下，自该点沿任一条路径移至无限远处过程中电场力作的功。

描述极化过程 P30

介质中出现的电偶极子产生二次电场E s ，这种二次电场 E s 又影响外加电场，从而导致介质极化发生改变，使二次电场又发生变化。一直到合成电场产生的极化能够建立一个稳态的二次电场，极化状态达到动态平衡

极化强度矢量的定义 P31 单位体积中电矩的矢量和称为极化强度，以P 表示，即

式中 p i 为体积 ∆V 中第 i 个电偶极子的电矩，N 为∆V 中电偶极子的数目。这里 ∆V 应理解为物理无限小的体积。

静电场在真空中的基本方程 P27

束缚电荷的面密度和体密度公式 P31

束缚电荷体密度为： 束缚电荷面密度为：

静电场在介质中的基本方程 P33

静电场边界条件 P37 ⎰⎰⋅=⋅l S l A S A d d )rot (⎰=⋅S S E 0d εq d 0⋅=⎰Ñl E l 0∇⨯=E 0ρε∇⋅=E d S q ⋅=⎰ÑD S ρ

∇⋅=D d 0⋅=⎰

Ñl E l 0∇⨯=E 2n 1n s

D D ρ-=(V/m)q =F

E V ==∆∑N

i

i 1

p P P

ρ⋅-∇=σn P ρ⋅=σS

1.一般表达式：

2.

①媒质1和媒质2均为理想介质

②媒质1为理想介质，媒质2为导体

第三章

恒定电场的基本方程 P51

⎰=⋅l 0d l J 0 =⨯∇J

恒定电场的边界条件 P53

2n 1n J J =

第四章

恒定磁场在真空中的基本方程

恒定磁场在磁介质中的基本方程 P78 I

l =⋅⎰l H d

磁感应线的性质P68

（1）.磁感应线是闭合的曲线

（2）磁感应线不能相交

（3）闭合的磁感应线与交链的电流成右手螺旋关系

（4）磁感应强处，磁感应线稠密，反之，稀疏

恒定磁场的边界条件 P81

如果分界面无源电流

第六章 2t

1t E E =2t 1t E E =2n

1n D D =1t 2t 0E E ==1n s D ρ=2n 0D = d 0S ⋅=⎰

ÑJ S 0∇⋅=J n 221n 12t

t 1E E E E σσ== 0 d I μ⋅=⎰Ñl B l d 0⋅=⎰

ÑS

B S J B 0 μ=⨯∇0∇⋅=B ∇⨯=H J

⎰

=⋅s

S H 0d 0∇⋅=H 2n 1n B B =12t t H H =r r 12()s n H H J ⨯-=r r r r

麦克斯韦方程组的积分形式、微分形式、复数形式 P126 、134

积分形式 微分形式 复数形式 (r ) 全电流定律 电磁感应定律

磁通连续性原理

高斯定律

坡印廷定理的定义 P131

通常称之为坡印亭定理，它表示：“空间中由于媒质的热耗和电荷运动导致的功率损耗，以及由该空间向外输送的功率，由单位时间内场能的减少以及外源所作的功来补偿。”

时变电磁场的边界条件P128

1.一般表达式：

在一般情况下，由于边界上不可能存在表面电流，根据全电流定律，只要电通密度的时间变化率是有限的，可得

2.

①媒质1和媒质2均为理想介质

②媒质1为理想介质，媒质2为导体

第七章

均匀平面波的相速度定义 P145

相速度表示等位相面的传播速度

均匀平面波的波阻抗定义 P145

电场强度与磁场强度之比称为电磁波的波阻抗

d ()d l S t ∂⋅=+⋅∂⎰⎰ÑD H l J S t ∂∇⨯=+∂D H J d d l S t ∂⋅=-⋅∂⎰⎰ÑB E l S t ∂∇⨯=-∂B E d 0S

⋅=⎰ÑB S 0∇⋅=B d S q ⋅=⎰ÑD S ρ∇⋅=D j ω∇⨯=+&&&H J D j ω∇⨯=-&&E B 0∇⋅=&B ρ∇⋅=&&D 2t 1t E E =2n

1n D D =1n s D ρ=2t

1t E E =2n n 1B B =S D D 1n 2n

ρ=-t

21t H H =1t 2t H H Js

-=2n n 1B B =t 21t H H =1t H Js =2n 0D =2t 0H =1t 2t 0E E ==1n 2n 0B B ==()v e m V

P W W dt d H E ++=⨯-⎰

)(dS εμ

ω1p ==k v

传播常数 P147

β 称为相位常数，单位为rad/m ； α 称为衰减常数，单位为Np/m ，而 Γ称为传播常数。

色散的定义 P151

各个频率分量的电磁波以不同的相速传播，经过一段距离后，各个频率分量之间的相位关系将发生变化，导致信号失真，这种现象称为色散。所以导电媒质又称为色散媒质

色散与非色散介质P163

在色散介质中，相位常数与角频率是非线性的，相速和频率有关

在非色散介质中，相位常数与角频率成正比，相速和频率无关

集肤效应的定义 P150 电场强度与磁场强度不同相，且因 较大，两者振幅发生急剧衰减，以致于电磁波无法进入良导体深处，仅可存在其表面附近，这种现象称为集肤效应。

集肤深度的定义 P150 场强振幅衰减到表面处振幅 的深度称为集肤深度，以δ 表示

群速的定义 P151

群速是信号在色散媒质中的传播速度，是包络波上某一恒定相位点移动速度

电磁波的极化的定义 P152

电场强度的方向随时间变化的规律称为电磁波的极化特性。

无耗时均匀平面波的特点

①E 、H 、S 两两相互垂直，且成右手螺旋关系S =E ×H

②TEM 波（横电磁波）

③

电场和磁场不仅具有相同的波形，且在同一点具有相同的相位

④它是个无衰减行波，真空中速度为c （光速）

⑤

βαj c +==Γjk 1e μσαδf π11==ωβ

∆==∆g dz v dt x y E H με

η==εμω1

p ==k v x y E H μεη==

与频率无关

有耗时均匀平面波的特点

①E 、H 、S 两两相互垂直，且成右手螺旋关系S =E ×H

②在导电媒质中也为TEM 波（横电磁波）

③

为复数，电场与磁场不同相

④它是个衰减行波，衰减快慢取决于α（衰减常数）

⑤相速不再是个常数。不仅取决于媒质参数，还与信号的频率有关

第八章

在传输线中的三种导波形式：TEM 、TE 、TM P168

TEM ：横电磁波，在传播方向上既没有电场分量，也没有磁场分量

TE ：横电波，在传播方向上没有电场分量

TM ：横磁波，在传播方向上没有磁场分量

波的三种工作状态：行波、驻波、行驻波P177

行波：当 时，无反射，线上只有入射波，为行波状态

驻波：入射波被全反射时，

行驻波：既有行波成分又有驻波分量

分布参数的定义 P169

在高频工作时，传输线上沿线各处都显著存在电感、电容以及电阻和漏电导

反射系数和驻波系数的概念 P174

反射系数：传输线任一端口的反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）的比值， 通常将电压反射系数简称为反射系数

驻波系数：沿线电压（电流）最大值与最小值之比

输入阻抗的概念 P175

传输线上任一端口的电压与电流的比值定义为该端口往负载端看去的输入阻抗

传输线的三种匹配状态 P195

1）负载阻抗匹配

负载阻抗匹配是指负载阻抗等于传输线的特性阻抗。

2）源阻抗匹配

3）共轭阻抗匹配

0,0L L Z Z =Γ=⎪⎩⎪⎨⎧±=∞==L L L L jx Z Z Z 0终端短路终端开路终端接纯电抗||1L Γ

=||j e θη==η

.