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电磁场原理期末复习提纲

期末复习提纲
I 基本概念和理论
1. 基本概念
(1)何谓标量场?何谓矢量场?
(2)“ ”算符的微分特性和矢量特性?
(3)电场强度是怎样定义的?其物理意义如何?
(4)电位的定义式和它的物理意义。

电位和电场强度之间的积分和微分关系。

(5)什麽是介质的极化?介质极化的影响怎样用等效极化电荷的分布来表示?
(6)电位移矢量是怎样定义的?它的物理意义?
(7)特别注意泊松方程和拉普拉斯方程的适用范围。

(8)从唯一性定理来理解:按照间接求解方法来计算静电场问题,为什麽要特别强调有效区域问题?
(9)什麽叫静电独立系统?
(10)恒定电场中的几种媒质分界面衔接条件与静电场中有何不同?
(11)毕奥---沙阀定律的应用条件?磁场计算能否运用叠加原理?
(12)正确理解安培环路定律的涵义,运用其积分形式求解磁场问题切实注意积分路径的选择。

(13)为什麽要引入磁矢量位?其定义式如何?
(14)什麽是媒质的磁化?媒质磁化的影响怎样用等效磁化电流的分布来表示?
(15)正确认识电、磁场的分布和电、磁场能量的分布之间的关系。

(16)正确理解Maxwell方程组中各个方程的物理意义,深刻认识电场和磁场之间相互依存、相互制约、不可分割,而成为一个整体的两个方面。

(17)什麽叫推广的电磁感应定律?什麽叫全电流定律?全电流是指哪几种电
流?
(18) 坡印廷定理和坡印廷矢量的物理意义是什麽?深刻理解坡印廷矢量反映的
电磁能流密度概念。

(19) 深刻理解动态位解答所揭示的时变电磁场的波动性,以及场点电场、磁场
的场量滞后于波源变化的推迟性。

(20) 如何看待时空组合变量⎪⎭


⎛-
v R t 所描述的波动? (21) 电能是如何沿着输电导线传播的?
(22) 何谓电准静态电磁场?按什麽条件来判别是电准静态电磁场? (23) 何谓磁准静态电磁场?按什麽条件来判别是磁准静态电磁场? (24) 在时变电磁场中什麽叫良导体?什麽叫似稳条件?
(25) 何谓集肤效应?何谓去磁效应?何谓邻近效应?它们分别与哪些因素相
关?
(26) 什麽是涡流?涡流会产生什麽样的影响?如何减小这种影响? (27) 什麽叫均匀平面电磁波?它的主要特征是什麽? (28) 均匀平面电磁波在理想介质中的传播特性? (29) 均匀平面电磁波在导电媒质中的传播特性? (30) 什麽是色散现象?什麽是色散媒质?
(31) 对于有电磁波传播的导体,什么叫做低损耗介质?什么叫做良导体? (32) 什么叫导行电磁波?为什么空心金属导波管内不可能存在TEM 波? (33) TM 波的最低模式为什么是TM 11?
(34) 什么叫截止频率f c ?什么叫截止波长λc ?什么叫波导色散? (35) 为什么称TE 10波为矩形波导的主模? (36) 什么叫波阻抗?什么叫本征阻抗? (37) 电磁辐射的定义,电磁辐射的机理是什么? (38) 单元偶极子的近区场概念,近区场的特点。

(39) 单元偶极子的远区场概念,远区场(辐射场)的特点。

(40) 单元偶极子的辐射功率与辐射电阻。

(41) 辐射的方向性和方向函数,方向图的定义。

(42) 对称振子天线辐射场的特点。

(43) 天线阵的阵因子、方向函数和方向乘积定理。

2. Maxwell 方程组
积分形式 微分形式
⎰⎰⎰⎰⋅∂∂+⋅+⋅=⋅S D
S v S E l H d d d d S S S l t ργ t c ∂∂+=⨯∇D J H (t
v ∂∂+=D
J )
S B
l E d d ⋅∂∂-=⋅⎰⎰S
l t
t ∂∂-=⨯∇B E 0d =⋅⎰S B S 0=⋅∇B q S =⋅⎰S D d ρ=⋅∇D
明了各基本方程的意义,方程的基本特点。

媒质的构成方程 E J H
B E
D γμε===
电磁场基本方程微分形式描述的循环图。

3. 导出静态场的基本方程
微分形式: ()0=∂∂
t
c J H =⨯∇ 0=⨯∇E 0=⋅∇=⨯∇⋅∇C J H
0=⋅∇B ρ=⋅∇D 0=⨯∇E
积分形式:
⎰∑⎰=⋅=⋅I S c l S J l H d d 0d =⋅⎰l E l 0d =⋅⎰l E l 0d =⋅⎰S B S q S =⋅⎰S D d 0d =⋅⎰S J S c
4. 正弦电磁场中微分形式Maxwell 方程组的相量表达式
D J H
ωj c +=⨯∇ B E
ωj -=⨯∇ 0=⋅∇B
ρ
=⋅∇D
5. 准静态电磁场
(1)电准静态电磁场 (2)磁准静态电磁场
t
c ∂∂+
=⨯∇D
J H c J H ≈⨯∇ 0≈⨯∇E t
∂∂-=⨯∇B
E 0=⋅∇B 0=⋅∇B
ρ=⋅∇D ρ=⋅∇D
循环图的闭环已被断开。

6. 媒质的影响
P E D +=0ε, ()M H B +=0μ, ()E J J =,
各向同性、线性媒质
E E D εεε==r 0,H H B μμμ==r 0, E J γ=
7. 媒质分界面衔接条件
k )H (H e =-⨯12n 012=-⨯)E (E e n 012=-⋅)B (B e n σ=-⋅)D (D e 12n
应用矢量形式。

使用中的标量形式。

8. 波动特性和能量传输
(1)动态位波动方程和动态位解答:
ερϕμε
ϕ-=∂∂-∇222t , c t
J A
A μμε-=∂∂-∇22
2
()V d R
v R t t V '⎪⎭
⎫ ⎝⎛-
'=

'
,r r,ρπε
ϕ41 , ()V R
v R t T c V '⎪
⎭⎫ ⎝⎛-'
⎰='d 4,r J r,A πμ
动态位解答的波动特点——推迟效应。

(2)坡印廷定律和坡印廷矢量:
()⎰⎰⎰⎰⋅+--∂∂-=⋅⨯V V e V c S V v V t W
d d d 2
E J J S H E ργ
H E s ⨯=
()t T
T
av
d 1
⎰⨯=H E s
(3)电磁场能量密度
在各向同性、线性媒质中
222
1
212121H E m e
μεωωω+=⋅+⋅='+'='H B D E
[]
*⨯==H E s
s Re Re av
9. 均匀平面电磁波的传播
II 基本计算问题
1. 关于场的计算
(1)无限大介质空间已知电荷分布,依据库仑定律和电场强度定义式,推求介质中
的电场分布。

(2)场分布有一定的对称性
① 已知电荷或者假定电荷分布,求D : 运用高斯定理-----恰当选择的高斯面; ② 已知电流分布或者假定电流分布,类似于高斯定理-----恰当选择计算开面,求电场分布;
③ 已知电流分布或者假定电流分布,求H : 运用安培环路定律或全电流定律-----选择恰当的积分循环路径;
④ 已知变化的磁场分布,求感应电场(不考虑感应电场的影响):运用电磁感应定律,(如同运用安培环路定律一样)选择恰当的积分路径。

(3)计算电场的一维边值问题
① 建立电位的微分方程;
② 建立所需的边界条件和媒质分界面衔接条件; ③ 求解边值问题。

(4)间接求解方法
① 镜像法 ② 电轴法 ③ 等效条件
(5)E 、ϕ关系
已知E 求ϕ:
分区域求解,采用积分计算 ()()l r E r d ⋅=⎰Q
P ϕ,注意参考点的选择。

已知ϕ求E :
采用微分计算 ()()r r E ϕ-∇=
2. 求参数C 、G 、L 、M ;
求e W 、e ω、m W 、m ω; 求电场力、磁场力; 求功率损耗;
求正弦均匀平面电磁波的参数、场量E 、H 的瞬时表达式或相量表达式。

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