电磁场与电磁波理论 概念归纳
A．电磁场理论B基本概念
1．什么是等值面？什么是矢量线？
等值面——所有具有相同数值的点组成的面
★空间中所有的点均有等值面通过；
★所有的等值面均互不相交；
★同一个常数值可以有多个互不相交的等值面。
矢量线（通量线）---- 一系列有方向的曲线。
线上每一点的切线方向代表该点矢量场方向，
而横向的矢量线密度代表该点矢量场大小。
例如，电场中的电力线、磁场中的磁力线。
2．什么是右手法则或右手螺旋法则？本课程中的应用有哪些？（图）
右手定则是指当食指指向矢量A的方向，中指指向矢量B的方向，则大拇指的指向就是矢量积C=A*B的方向。
右手法则又叫右手螺旋法则，即矢量积C=A*B的方向就是在右手螺旋从矢量A转到矢量B的前进方向。
本课程中的应用：
★无限长直的恒定线电流的方向与其所产生的磁场的方向。
★平面电磁波的电场方向、磁场方向和传播方向。
3．什么是电偶极子？电偶极矩矢量是如何定义的？电偶极子的电磁场分布是怎样的？
电偶极子——电介质中的分子在电场的作用下所形成的一对等值异号的点电荷。
电偶极矩矢量——大小等于点电荷的电量和间距的乘积，方向由负电荷指向正电荷。
4.麦克斯韦积分和微分方程组的瞬时形式和复数形式；
积分形式： 微分方式：
（1）安培环路定律
（2）电磁感应定律
（3）磁通连续性定律
（4）高斯定律
5.结构方程
6.什么是电磁场边界条件？它们是如何得到的？（图）
边界条件——由麦克斯韦方程组的积分形式出发，得到的到场量在不同媒质交界面上应满足的关系式（近似式）。
边界条件是在无限大平面的情况得到的，但是它们适用于曲率半径足够大的光滑曲面。
7.不同媒质分界面上以及理想导体表面上电磁场边界条件及其物理意义；
（1）导电媒质分界面的边界条件
★ 导电媒质分界面上不存在传导面电流，但可以有面电荷。
在不同媒质分界面上，电场强度的切向分量、磁场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量永远是连续的
（2）理想导体表面的边界条件
★ 理想导体内部，时变电磁场处处为零。导体表面可以存在时变的面电流和面电荷。
电磁场边界条件一般形式的标量形式和矢量形式
★ 理想导体表面上不存在电场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量。
★ 电力线总是垂直于理想导体表面的，而磁力线总是平行于理想导体表面的。 ★ 磁场强度的切向分量等于面电流密度的大小，导体表面的外法线、磁场强度的切向分量和面电流三者的方向满足右手螺旋法则。
★ 电位移的法向分量等于面电荷密度的大小。
（3）理想介质分界面的边界条件
理想媒质分界面上电场强度和磁场强度的切向分量是连续的。 磁感应强度的法向分量和电位移法向分量也是连续的。 8.什么是静电场折射定律？（图）
在界面上电场强度的方向将会发生突变
9．直接积分法的基本概念；
直接求解一维电位分布所满足的二阶常微分方程，即直接求解一维的泊松方程（有源区）或一维的拉普拉斯方程（无源区）的方法。
10．分离变量法的基本概念；
将待求的多变量的未知函数分离成多个单变量的函数后分别进行求解的方法。
11．什么是镜像法？导体平面和导体球面的镜像电荷是如何确定的？（图）用镜像电荷代替导体面或介质面的影响，利用原电荷和镜像电荷来求解场分布的方法。
★点电荷关于无限大导体平面的镜像电荷——大小相等、极性相反，位置以平面为对称。
【1】线电荷与无限大导体平面的镜像法
★镜像线电荷与原线电荷大小相等、极性相反，且位置以平面为对称
【2】点电荷与两个半无限大相交导体平面的镜像法
只有夹角满足条件 时，
才能利用镜像法进行求解。镜像电荷总数为 个。
当夹角 90度 时，点电荷产生的电位分布为
当夹为60度时，线电荷产生的电位分布为
★ 零电位参考点取在两个导体平面的交点
（2）点电荷关于导体球面的镜像法
【1】接地球（壳）外的点电荷的镜像法
【2】接地球壳内的点电荷的镜像法
导体球面的镜像法特点
●电荷在接地球的外部时，总的感应电荷等于镜像电荷，但是电量小于实际的电荷。
●电荷在接地球壳内部时，总的感应电荷也是等于镜像电荷，其电量也等于实际的点电荷的
电量。
12．什么是静电比拟法？它有什么用处？
静电比拟法——借助静电场的计算方法或者计算结果来得到导体内恒定电场问题的解。
或者借助已有的导体内恒定电场的计算或实验结果得到静电问题的解。
用处：根据静电比拟法可知电容器中电流分布以及电容器的漏电导
导体内（源区除外）恒定电场基本方程以及边界条件与理想介质内（源区除外）静电场的基本方程和边界条件
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．
什么是恒定磁场折射定律？（图）
源外的恒定电场 无源区的静电场
场方程 结构方程 位函数方程 边界条件
14.静电场、恒定电场和时谐电磁场的位函数的基本概念：（定义、微分方程、滞后位）
●静电场——由静止电荷所产生的电场：
●基本方程的微分形式
★若导体中存在有恒定电流，则该导体内部必然存在一个不随时间而变化的电场来驱动电荷做定向运动，这个电场就是导体内部的恒定电场。恒定电场也是时变电磁场的特殊情形。恒定电场基本方程和边界条件也是麦克斯韦方程组和时变电磁场的边界条件在各类场量均不随时间而变化时的特殊情形
★当导体内部流过恒定电流时，导体内部的电荷密度和电流密度均不随时间而变化。导体内部的电场应为无旋场，导体内部的体电流密度的散度应为零。
★导体内部恒定电场的微分方程
★
★欧姆定律微分形式的
★时谐电磁场——场量的诸分量都随时间做正弦或余弦形式的变化，即随时间做简谐变化。
★时谐电磁场位函数的定义
15、时谐电磁场的达兰贝尔方程（波动方程）和亥母霍兹方程（复波动方程）
●位函数的达兰贝尔方程（波动方程）
●无源区域内位函数满足的齐次达兰贝尔方程（波动方程）
无源区域内电磁场满足的齐次达兰贝尔方程（波动方程）
★滞后位——积分表示式中的第一项，代表了从源点向场点传播的电磁波——入射波
★超前位——积分表示式中的第二项，代表了从场点向源点传播的电磁波——反射波
★在无限大空间中，没有任何障碍物，也就不会有反射波，即不可能存在超前位，只有滞后位。
★无源区的位函数的亥姆霍兹方程
●无源区的电磁场的亥姆霍兹方程
16、坡印亭定理及其物理意义
电磁波的传播伴随着电磁能量的传递。或者说，电磁能量以电磁波的形式在空间传播以送到远方的接收点。电磁能量在传播的过程中满足能量守恒定律。
能量守恒定律——能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。
17、什么是均匀平面波的极化？均匀平面波的极化有什么特点
●极化（偏振）——空间各点的电场强度矢量随时间变化的特性或各点的电场强度矢量的顶点
在一个周期内在等相位面内画出的轨迹的形状。
●均匀平面波极化的特点：
●（1）电场的极化就是磁场的极化；
●（2）不同的位置处，极化的形式完全相同，只是变化的起始点不同；
●（3）均匀平面波的极化可以分为线极化、圆极化和椭圆极化三种，而圆极化和椭圆极化又
分为右旋（正旋）极化或左旋（反旋）极化。
18、什么是线极化？什么是圆极化？什么是椭圆极化？什么是右旋圆极化波？什么是左旋圆极化波？
★当均匀平面波的电场的两个分量的初相位是同相或者反相时，对应的均匀平面波是线极化波。
★当均匀平面波的电场的两个分量的幅度相等且初相位相差90度时，对应的均匀平面波是圆极化波。
★将大拇指指向波的传播方向，其余的四指指向电场矢量顶点的旋转方向，符合右手螺旋关系的称为右旋（正旋）极化波，符合左手螺旋关系的称为左旋（反旋）极化波
19、什么是传播常数？什么是衰减常数？什么是相位常数？导电媒质中传播的均匀平面波具有什么特点？
★导电媒质中的传播常数
衰减常数
相位常数
●均匀平面波在导电媒质中传播的特点
●（1）仍然是横电磁波，即TEM波。
●（2）传播常数是一个复数，它表明在电磁波的传播过程中，场强的相位按规律随
的增加而滞后，场强的振幅按规律随的增加而衰减。
●（3）波阻抗是复数。这说明电场和磁场在时间上不同相。磁场的相位落后于电场。
●（4）三者在空间上相互垂直且满足右手螺旋关系。
●
●（5）导电媒质中的相速和波长
20、什么是色散？什么是导电媒质的色散？
★色散——由于实际中的信号总是含有不同的频率分量，如果这些不同的频率分量的相速不同
的话，将会导致信号不能正常传播，出现失真。这种现象称为色散（或频散）现象。
★色散媒质——具有色散现象的媒质就称为色散媒质。由于在导电媒质中，电磁波的相速不是常数，所以导电媒质就是一种色散媒质。当电磁波在无限大的理想介质中传播时，其相速是与频率无关的常数，因此不会出现色散。
21、什么是趋肤效应？什么是趋肤深度（透入深度）？
★趋肤效应——当电磁波垂直进入良导体后，场强以及电流密度随着电磁波透入导体深度的增加而迅速衰减。场强以及电流密度主要分布在导体表面，这种现象就是所谓的“趋肤效应”。
★趋肤深度——电磁波的场强振幅衰减到表面值的所经过的距离
22、均匀平面波对不同媒质分界面的垂直射入的基本概念；（图）
★垂直入射——入射波的方向垂直于分界面
23、均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射的基本概念；（入射面，垂直极化入射，平行极化入射，反射定律，折射定律，全反射，全折射）
★斜入射——均匀平面波以任一角度向理想介质平面入射
★入射面——由入射线和界面法线所确定的平面，也即入射线、反射线、折射线和分界面的法线所共有的平面。
★垂直极化波的斜入射——入射波的电场垂直于入射面
★平行极化波的斜入射——入射波的电场平行于入射面
★在垂直极化波斜入射的条件下，不可能出现无反射现象。
★可以利用无反射现象从圆极化中分离出线极化波。
当平面波向无限大分界面平面斜入射时入射角必然等于反射角称为反射定律理想介质分界面上的无反射（全折射）和全反射
★非铁磁性媒质分界面无反射的条件：（1）平行极化波斜入射；
（2）
★布儒斯特角
★非铁磁性媒质分界面全反射的条件：
（1）光密媒质到光疏媒质；
（2）
临界角
垂直极化波斜入射和平行极化波斜入射都可以产生全反射；
全反射不等于无折射。
电磁场与电磁波基础知识总结
第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A 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 =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e 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 y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r + e θ r d θ + e ? r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元 ?θθd d r r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 =??A l l d Γ max n rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????= ++????A 22111()(s i n )s i n s i n ????= ++????A r A r A A r r r r ? θ θθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ?ρ?ρρ?ρ? ?? ??= ???e e e A
电磁场理论知识点总结
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电磁场与电磁波总结 第1章 场论初步 一、矢量代数 A • B =AB cos A B ⨯=AB e AB sin A •( B C ) = B •(C A ) = C •(A B ) A (B C ) = B (A •C ) – C •(A •B ) 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元 x y z =++l e e e d x y z 矢量面元 =++S e 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 y 2. 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 dV = d d d z 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e z z z ρϕϕρ ρϕ 3. 球坐标系 矢量线元 d l = e r d r + e r d e r sin d 矢量面元 d S = e r r 2sin d d 体积元 dv = r 2sin d r d d 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕ θϕϕθ cos sin 0sin cos 0 0 01x r y z z A A A A A A ⎡⎤ ⎡⎤⎡⎤⎢⎥ ⎢⎥⎢ ⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ ϕϕϕϕϕ sin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin cos 0x r y z A A A A A A ⎡⎤⎡⎤ ⎡⎤⎢⎥⎢⎥ ⎢ ⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦ θϕθϕθϕ θθϕθϕθϕϕ sin 0cos cos 0sin 0 10r r z A A A A A A ⎡⎤⎡⎤ ⎡⎤⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ ⎣⎦θϕϕθθθθ 三、矢量场的散度和旋度
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波总结 第一章 一、矢量代数 A ∙B =AB cos θ A B ⨯=AB e AB sin θA ∙(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 =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e 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 y 2. 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 dV ϕρρ=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e z z z ρϕϕρ ρϕ 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ+e ϕr sin θd ϕ 矢量面元d S = e r r 2sin θd θd ϕ 体积元ϕθθd drd r dV sin 2=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕ θϕϕθ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =⋅⎰A S S d Φ0 lim ∆→⋅=∇⋅=∆⎰A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 = ⋅⎰ A l l d Γmax n 0 rot =lim ∆→⋅∆⎰A l A e l S d S 3. 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 ϕ θθθθθϕ x y z ∂ ∂∂ ∇⨯= ∂∂∂e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρϕ ρϕρρϕρ∂∂∂ ∇⨯= ∂∂∂e e e A 2 1sin sin r r z r r A r A r A ρϕθθθϕθ∂∂∂ ∇⨯=∂∂∂e e e A 4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理 ⋅=∇⋅⎰ ⎰A S A S V d dV ⋅=∇⨯⋅⎰⎰A l A S l S d 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 l l 0 cos cos cos ∂∂∂∂= ++∂∂∂∂P u u u u l x y z αβγ
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结 电磁场知识点总结篇一 电磁场知识点总结 电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。 电磁场知识点总结 一、电磁场 麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。 理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场 * 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场 * 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立 的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在） 二、电磁波 1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速） 2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播 * 电磁波是横波 * 电磁波在真空中的传播速度为光速 * 电磁波的波长=波速*周期 3、电磁振荡 LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化 振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射 * 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间 * 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。调制分两类：调幅与调频 # 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变 # 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变 （电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”） 5、电磁波的接收 * 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。 * 调谐：改变LC振荡电路中的可变电容，是接收电路产生电谐振的过程 * 解调：从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的信号的过程，是调制的逆过程，解调又叫做检波 （收音机是如何接收广播的？收音机的天线接收所有电磁波，经调谐选择需要的电磁波（选台），经过解调取出携带的信号，放大后再还原为声音） 5、电磁波的应用
电磁场与电磁波总结
电磁场与电磁波总结 1本章小结 一、矢量代数 A ∙ B =AB c os θ A B ⨯=A B e AB sin θ A ∙( B ⨯ C ) = B ∙(C ⨯A ) = C ∙(A ⨯B ) A ⨯ (B ⨯C ) = B (A ∙C ) – C ∙(A ∙B ) 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元 x y z =++l e e e d x y z 矢量面元 =+ +S e e e x y z d d x d y d z d x d x d y 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 y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元 =++l e e e z d d d d z ρϕ ρρϕl 矢量面元 =+e e z dS d dz d d ρρϕρρϕ 体积元 dV = ρ d ρ d ϕ d z 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e z z z ρϕϕ ρρ ϕ 3. 球坐标系 矢量线元 d l = e r d r + e θr d θ + e ϕr sin θ d ϕ 矢量面元 d S = e r r 2sin θ d θ d ϕ 体积元 dv = r 2 sin θ d r d θ d ϕ 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕ θ ϕ ϕ θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 = ⋅⎰ A S S d Φ 0 l i m ∆→⋅=∇⋅= ∆⎰A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 = ⋅⎰ A l l d Γ m ax n 0 rot =lim ∆→⋅∆⎰A l A e l S d S 3. 计算公式 ∂∂∂∇= ++∂∂∂⋅A y x z A A A x y z 11()∂∂∂ ∇= + +∂∂∂⋅A z A A A z ϕ ρρρρ ρϕ
电磁场与电磁波课程知识点总结
电磁场与电磁波课程知识点总结 1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 （1）麦克斯韦方程组 ??????=?=??=?=?????-=???- =?????+=???+ =??s s l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d t D J l d H t D J H 0 )( ρ 本构关系： E J H B E D σμε=== （2）静态场时的麦克斯韦方程组（场与时间t 无关） ????=?=??=?=??=?=??=?=??s s l l s d B B Q s d D D l d E E I l d H J H 0 000 ρ 2 边界条件 （1）一般情况的边界条件 n n n sT t t s n s n n s n t t n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )())(0 )==-?=-=-?=-=-?==-? （（ρρ （2）介质界面边界条件（ρs = 0 J s = 0） n n n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )(0 )0 )(0 )==-?==-?==-?==-? （（
（1）基本方程 00 22=?==?- =?=?=??=?=?????A A p s l l d E Q s d D D l d E E ???ε ρ ?ρ 本构关系： E D ε= （2）解题思路 ● 对称问题（球对称、轴对称、面对称）使用高斯定理或解电位方程（注 意边界条件的使用）。 ● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能 量ωe =εE 2/2或者电容（C=Q/φ）。 （3）典型问题 ● 导体球（包括实心球、空心球、多层介质）的电场、电位计算； ● 长直导体柱的电场、电位计算； ● 平行导体板（包括双导体板、单导体板）的电场、电位计算； ● 电荷导线环的电场、电位计算； ● 电容和能量的计算。 例 ： ρ s 球对称 轴对称 面对称
电磁场知识点总结
电磁场知识点总结 电磁场知识点总结 电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。 电磁场知识点总结 一、电磁场 麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。 理解：*均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场 *均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场 *电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立 的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在） 二、电磁波 1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速） 2、性质：*电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播
*电磁波是横波 *电磁波在真空中的传播速度为光速 *电磁波的波长=波速*周期 3、电磁振荡 LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B均随时间周期性变化 振荡周期：T=2πsqrt[LC]4、电磁波的发射 *条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间*调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。调制分两类：调幅与调频 #调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变 #调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变 （电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”） 5、电磁波的接收 *电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。 *调谐：改变LC振荡电路中的可变电容，是接收电路产生电谐振的过程 *解调：从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的信号的过程，
电磁场与电磁波的基本概念与特性
电磁场与电磁波的基本概念与特性电磁场和电磁波是电磁学领域中的两个重要概念，它们在物理学和 工程学的许多领域中扮演着关键的角色。本文将介绍电磁场和电磁波 的基本概念，并探讨它们的特性。 一、电磁场的概念与特性 电磁场是由电荷和电流所产生的力场，它包括电场和磁场两个组成 部分。电场是由电荷所产生的力场，它可以通过电荷的静电作用来描述。磁场是由电流所产生的力场，它可以通过电流的磁性作用来描述。 电场和磁场是相互关联的，在空间中存在一个物理量称为电磁场强度，它可以同时描述电场和磁场的强弱和方向。根据麦克斯韦方程组，电磁场可以通过电荷和电流产生，并且在空间中以波动形式传播。 电磁场的特性主要包括以下几点： 1. 相互作用性：电磁场具有相互作用的性质，电场中的电荷受到电 场力的作用，磁场中的电流受到磁场力的作用。这种相互作用性使得 电磁场可以在空间中传递能量和动量。 2. 传播性：电磁场以电磁波的形式在空间中传播。电磁波是电场和 磁场的联合振动，具有特定的频率和波长，可以在真空中传播，速度 等于光速。
3. 线性叠加性：电磁场满足线性叠加原理，即多个电磁场的叠加等于各个电磁场分别作用时的独立效果之和。这个原理在电磁场的计算和分析中十分重要。 二、电磁波的概念与特性 电磁波是电磁场以波动形式在空间中传播的现象。它由电场和磁场的振动联合形成，具有特定的频率和波长，可以携带能量和信息。 电磁波的特性可以用以下几个方面来描述： 1. 频率和波长：电磁波的频率指的是在一定时间内电磁场振动的次数，单位为赫兹；波长指的是电磁波在一定时间内传播的距离，单位为米。频率和波长之间满足频率乘以波长等于光速的关系。 2. 能量和动量：电磁波携带能量和动量，在空间中传播时可以将能量和动量传递给其他物体。这种特性使得电磁波在通信、能量传输等领域有着重要的应用。 3. 偏振性：电磁波具有偏振性，即电场和磁场的振动方向垂直于传播方向。根据电场和磁场振动方向的相对关系，可以将电磁波分为横波和纵波两种类型。 4. 干涉和衍射：电磁波在传播过程中会发生干涉和衍射现象。干涉是指两个或多个电磁波相遇时互相叠加或相互抵消的现象。衍射是指电磁波通过障碍物或孔径时发生弯曲和扩散的现象。 总结：
电磁场与电磁波知识点整理
lim t q t F E q →=第二章.电磁学基本理论 本章以麦克斯韦方程组为核心，揭示电磁场和电荷，电流之间互相联系的规律。我们研究电磁场问题都是以麦克斯韦方程组为出发点。 一．场量的定义和计算 2.1 电场的定义 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。 2.2 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： 在此要求实验电荷足够小，以使该电荷产生的电场不致使原电场 发生畸变。 2.3 库仑定律： 其中： 为真空中介电常数。 2.4 电场强度的计算 其中： 是源电荷指向场点的方向。 点电荷周围电场强度的计算公式： (2) 连续分布的电荷源产生的电场 a.线电荷分布：线电荷密度定义：单位长度上的电荷量。 上所带的电荷量： 2112212 021 ˆ4πR q q F a R ε=1 q 2 q 21 R 912 01 108.851036π ε--=⨯=⨯F/m 0ε22 00ˆˆ4π4πt R R t qq q E a a q R R εε== ˆR a 2 0ˆ4πR q E a R ε=0d lim d l l q q l l ρ∆→∆== ' ∆d l 'd d l q l ρ'=
该线电荷在空间产生的电场强度： b.面电荷分布：电荷沿空间曲面连续分布。 该面电荷在空间产生的电场强度： c.体电荷分布: 电荷在某空间体积内连续分布 。 该体电荷在空间产生的电场强度: 二．电位 （1）电位定义：外力将单位正电荷是由无穷远处移到A 点，则A 点和无穷远处的电位差称为A 点的电位。 （以无穷远处为零电位参考点。 为电荷源到A 点的距离） （2）电位差定义：单位正电荷由P 点移动到A 点，外力所做的功称为A 点和P 点之间的电位差。 电位差数学表达式： (三) 磁场 产生磁场的源：a.永久磁铁b.变化的电场 c.电流周围（运动的电荷） 1. 什么是磁场？ 存在于载流回路或永久磁铁周围空间，能对运动电荷施力的特殊物质称为磁场。 2. 磁感应强度 的定义: 2 d 1ˆ4πl R l l E a R ρε' ' = ⎰ 0d lim d S S q q S S ρ∆→∆== ' ∆2 d 1 ˆ4πS R S S E a R ρε' ' = ⎰ 0d lim d V V q q V V ρ∆→∆== ∆2 d 1 ˆ4πV R V V E a R ρε' ' = ⎰ t d A AP P W E l q φ==-⋅⎰01d 4πA A A q E l R φε∞ =⋅= ⎰ B t m 0 t ˆlim v q F a B q v →⨯=
电磁场与电磁波知识点
电磁场与电磁波知识点 电磁场与电磁波是电磁学的基本概念。电磁场是由电荷或电流所产生 的具有一定强度和方向的力场，它对空间中的其他电荷或电流起相互作用 的作用。电磁波是电磁场的一种传播形式，它是以电场和磁场相互作用而 产生的一种波动现象。 首先，我们来了解一下电磁场的基本概念。电磁场是由电荷或电流所 产生的力场。当电荷或电流存在时，它们会在周围产生电场和磁场。电场 是由电荷产生的力场，它与电荷的性质和位置有关，遵循库仑定律。磁场 是由电流产生的力场，它与电流的性质和流动方向有关，遵循安培定律。 电磁场有一定的强度和方向，它们可以通过电场强度和磁感应强度来描述。 电磁场是非常重要的物理概念，它在电磁学、电动力学和电磁波学等 领域中发挥着重要的作用。电磁场不仅能够解释电荷或电流之间的相互作用，还能够解释光的传播和电磁波的形成。 接下来，我们来了解一下电磁波的基本概念。电磁波是电磁场的一种 传播形式，它是以电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。电磁波是 由振荡的电荷或电流产生的，当电荷或电流振荡时，它们会在周围产生电 磁场的波动。 电磁波有许多特性，包括频率、波长、速度和偏振等。频率是指电磁 波的振荡次数，它与波长之间有一个简单的关系，即频率等于速度除以波长。波长是指电磁波的空间周期，它是电磁波在一个周期内传播的距离。 速度是指电磁波的传播速度，它在真空中的数值约为光速。偏振是指电磁 波的振动方向，电磁波可以是线偏振、圆偏振或者非偏振的。
电磁波在物质中的传播速度和真空中的传播速度有所不同。当电磁波传播到介质中时，它会与介质中的电荷和电流相互作用，从而减小传播速度。介质对电磁波的传播速度的影响可以用折射率来描述，折射率是介质中光速与真空中光速的比值。 电磁波在空间中传播时，它能够传递能量和动量。电磁波的能量和动量密度与电场和磁场的强度有关，它们可以通过能量密度和动量密度来描述。能量密度是单位体积内的能量，动量密度是单位体积内的动量。电磁波的能量和动量密度与电磁场的强度有一个简单的关系，即能量密度等于电场强度和磁感应强度的平方之和的一半，动量密度等于电场强度和磁感应强度的矢量叉乘的一半。 电磁波有许多重要的应用，包括通信、雷达、微波炉和医学成像等。电磁波可以通过天线进行发送和接收，它们可以在空间中传播到达目标位置。电磁波的频率决定了它的特定应用，例如无线电波用于广播和通信，微波用于加热食物，可见光用于照明和成像。
电磁场与电磁波课程知识点总结
电磁场与电磁波课程知识点总结 电磁场是一个非常重要的物理知识，在人们的日常生活中普遍而深刻地存在着。它从 一种笼统的概念上描述了电、磁、引力场等和它们之间的紧密联系，由此演变到各种精彩 的物理现象，可以解释世界的特征。电磁场的基本概念指的是它能够创造出一个均匀的场，由该场来维持运动的不变性，进而发生变化，影响紧密联系的电、磁两个场。该场由 电磁力线、电磁感应力和电磁能量密度组成，可以产生动力作用，相互感应，形成短距离 的相互作用。电磁场的静态性具有可视性、可测量性和可控性等特性，使得研究者能够观 察出它的特征，同时可以通过实验来研究电磁场的某一部分，以及它们之间的相互作用等。 相对于电磁场而言，电磁波是电磁场的动态特性，它包含有在空间和时间上变化的电 磁场分量，即电场、磁场和电磁能量。它可以被视为电磁场在时间空间中的变化，电磁波 以光速传播，所谓“电磁波”是指该能量在时间空间中传播的过程。电磁波是由电磁场在 某一特定范围内相互作用所产生的，它使得电磁场以一种非常稳定的形式流动，在时间空 间中平均分布。 按照传播特性的不同，电磁波可以分为定向性的和向下的，定向的电磁波是指它的传 播方向比较固定，如光在空间传播的特性，而向下的电磁波指的是其传播方向在波的整个 传播过程中是变化的，如电子传播的特性。此外，电磁波还可以按照参数的特性来划分， 各种特性的电磁波都可以由其对应的频率来表示，这就是按照参数划分电磁波的特征。 总之，电磁场和电磁波之间存在着密切的关系，它们都是由两个重要的场--电场和磁 场--组成的，电磁波可以看作是电磁场的动态特性，它是由电磁场在空间和时间上的变化 所产生的，可以按特性来区分为定向性和向下性，也可以按参数来分成各种不同的电磁波。通过研究电磁场和电磁波，我们可以更深入地了解和研究物理现象，从而有助于拓展我们 对世界的认识。
电磁场与电磁波(知识点重点总结)
电磁场与电磁波 一、本课程应用的三个主要方面： 静电场：利用静电场对带电粒子具有力的作用。如：静电复印、静电除尘以及静电喷漆 静磁场：利用磁场力的作用。如：电磁铁、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等 时变电磁场：利用电磁波作为媒介传输信息。如：无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥感、无线因特网、无线局域网、卫星定位以及光纤通信等信息技术、微波炉、电磁炉、卫星通信、蓝牙技术、隐形飞机。 二、 1、卫星通信基本原理： 卫星通信就是地球上（包括地球、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造卫星做中继站而进行的通信。 2、电磁炉加热原理： 感应电流(涡流)加热，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿的底部时即会产生无数小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热于器皿内的食物。 特点：①锅具自行发热，并煮食锅内食物。 ②炉面不发热，当磁场内的磁力线通过非金属物休，不会产生涡流，故不会产生热。炉面和人 都是非金属物体，本身不会发热，因此没有烧伤的危险。 ③电磁炉的热效率极高，煮食时安全、洁净、无火、无烟。 3、微波炉加热原理： 内加热：微波炉中极性分子接受微波辐射的能量后，通过分子偶极的每秒数十亿次的高速旋转产生热效应，这种加热方式称为内加热。 外加热：把普通热传导和热对流的加热过程称为外加热。 内加热特点：加热速度快、受热体系温度均匀等特点。 4、雷达工作原理： 雷达发出高频电磁波射到物体上，物体把这个电磁波向各个方向反射，当然也有一部分反射回发射点（雷达），在雷达处再设一个接收装置就可接收到回波，根据回波可发现物体。 5、隐形飞机原理： 使雷达无法探测到，飞机达到隐形效果的关键。在于采用隐形材料和隐形设计，尽量把雷达波束吸收掉，或者向偏离原雷达的方向反射，这样飞机就不容易被雷达探测到。
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变动的电场会产生磁场，变动的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。 在电磁学里，电磁场（electromagnetic field）是一种由带电物体产生的一种物理场。 处于电磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。电磁场与带电物体（电荷或电流）之间的相互作用可以用麦克斯韦方程和洛伦兹力定律来描述。 定义编辑 有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒介，具有能量和动量，是物质的一种存在形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。 随时间变化着的电磁场（electromagncfic field)。时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别，出现一些由于时变而产生的效应。这些效应有重要的应用，并推动了电工技术的发展。 电磁波是电磁场的一种运动形态。然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期转化以电磁波的形式向空间传播出去。电磁波为横波，电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波。波长越长的地面波，其衰减也越少。 电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。中波或短波等空中波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播的（电离层在离地面50～400公里之间）。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性变化，其强度与距离的平方成反比，波本身带有能量，任何位置之能量、功率与振幅的平方成正比，其速度等于光速（每秒30万公里）。光波也是电磁波，无线电波也有和光波同样的特性，如当它通过不同介质时，也会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同、且量值最大的两点之间的距离，就是电磁波的波长λ。电磁波的频率γ即电振荡电流的频率，无线电广播中用的单位是千赫，速度是c。根据λγ=c，求出λ=c/γ。 电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播即形成了电磁波，所以电磁波也常称为电波。1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象取得的成果的基础上，建立了
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波基础知识总结 电磁场是指存在于空间中的电场和磁场的分布。电场是由电荷引起的 空间中的力场，磁场是由电流引起的空间中的力场。根据麦克斯韦方程组，电场和磁场之间存在着相互变化的关系。电场和磁场是通过电磁波进行能 量传递和信息传递的媒介。 电场和磁场都具有一些基本的性质。首先，电场和磁场都是矢量场， 它们的大小和方向都可以用矢量来表示。其次，电场和磁场都服从超定的 麦克斯韦方程组，这些方程组描述了电场和磁场的变化规律。最后，电场 和磁场都具有能量和动量，它们可以对物质产生力的作用。 电磁波是由变化的电场和磁场共同组成的波动现象。电磁波的产生需 要电荷的加速运动或者电流的变化。根据电磁波的频率和波长，可以将其 分为不同的类型，包括射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线 和γ射线等。 电磁波具有一些基本的特性。首先，电磁波是横波，即电场和磁场的 振动方向垂直于波的传播方向。其次，电磁波的传播速度是光速，即 3×10^8米/秒。最后，电磁波可以在真空中传播，不需要介质的支持。 电磁场和电磁波在现代科学和技术中有着广泛的应用。首先，电磁场 和电磁波是电磁学的基础，它们为电磁学的研究提供了理论基础和实验手段。其次，电磁波在通信领域中起着重要的作用，如无线通信、卫星通信 和光纤通信等。此外，电磁波还被广泛应用于医学、雷达、导航、遥感和 天文观测等领域。 总之，电磁场与电磁波是电磁学的基础知识。电磁场是指存在于空间 中的电场和磁场的分布，而电磁波是由变化的电场和磁场共同组成的波动
现象。电磁场和电磁波在现代科学和技术中具有广泛的应用，对于我们理解自然现象和推动社会发展都具有重要意义。
电磁场与电磁波理论 概念归纳
A．电磁场理论B基本概念 1．什么是等值面？什么是矢量线？ 等值面——所有具有相同数值的点组成的面 ★空间中所有的点均有等值面通过； ★所有的等值面均互不相交； ★同一个常数值可以有多个互不相交的等值面。 矢量线（通量线）---- 一系列有方向的曲线。 线上每一点的切线方向代表该点矢量场方向， 而横向的矢量线密度代表该点矢量场大小。 例如，电场中的电力线、磁场中的磁力线。 2．什么是右手法则或右手螺旋法则？本课程中的应用有哪些？（图） 右手定则是指当食指指向矢量A的方向，中指指向矢量B的方向，则大拇指的指向就是矢量积C=A*B的方向。 右手法则又叫右手螺旋法则，即矢量积C=A*B的方向就是在右手螺旋从矢量A转到矢量B的前进方向。 本课程中的应用： ★无限长直的恒定线电流的方向与其所产生的磁场的方向。 ★平面电磁波的电场方向、磁场方向和传播方向。 3．什么是电偶极子？电偶极矩矢量是如何定义的？电偶极子的电磁场分布是怎样的？ 电偶极子——电介质中的分子在电场的作用下所形成的一对等值异号的点电荷。 电偶极矩矢量——大小等于点电荷的电量和间距的乘积，方向由负电荷指向正电荷。
4.麦克斯韦积分和微分方程组的瞬时形式和复数形式； 积分形式： 微分方式： （1）安培环路定律 （2）电磁感应定律 （3）磁通连续性定律 （4）高斯定律 5.结构方程
6.什么是电磁场边界条件？它们是如何得到的？（图） 边界条件——由麦克斯韦方程组的积分形式出发，得到的到场量在不同媒质交界面上应满足的关系式（近似式）。 边界条件是在无限大平面的情况得到的，但是它们适用于曲率半径足够大的光滑曲面。 7.不同媒质分界面上以及理想导体表面上电磁场边界条件及其物理意义； （1）导电媒质分界面的边界条件 ★ 导电媒质分界面上不存在传导面电流，但可以有面电荷。 在不同媒质分界面上，电场强度的切向分量、磁场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量永远是连续的 （2）理想导体表面的边界条件 ★ 理想导体内部，时变电磁场处处为零。导体表面可以存在时变的面电流和面电荷。