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§08電磁場的邊界條件12.7電磁場的邊界條件

什么是電磁場的邊界條件?

為什么要研究邊界條件?媒質(zhì)1媒質(zhì)2

如何討論邊界條件?實際電磁場問題都是在一定的物理空間內(nèi)發(fā)生的,該空間中可能是由多種不同媒質(zhì)組成的。邊界條件就是不同媒質(zhì)的分界面上的電磁場矢量滿足的關系,是在不同媒質(zhì)分界面上電磁場的基本屬性。物理:由于在分界面兩側介質(zhì)的特性參數(shù)發(fā)生突變,場在界面兩側也發(fā)生突變。麥克斯韋方程組的微分形式在分界面兩側失去意義,必須采用邊界條件。數(shù)學:麥克斯韋方程組是微分方程組,其解是不確定的,邊界條件起定解的作用。麥克斯韋方程組的積分形式在不同媒質(zhì)的分界面上仍然適用,由此可導出電磁場矢量在不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件。22.7.1

邊界條件一般表達式媒質(zhì)1媒質(zhì)2

分界面上的電荷面密度

分界面上的電流面密度3(2)電磁場量的切向邊界條件在介質(zhì)分界面兩側,選取如圖所示的小環(huán)路,令Δh

→0,則由媒質(zhì)1媒質(zhì)2故得或同理得或5兩種理想介質(zhì)分界面上的邊界條件2.7.2兩種常見的情況

在兩種理想介質(zhì)分界面上,通常沒有電荷和電流分布,即JS=0、ρS=0,故的法向分量連續(xù)的法向分量連續(xù)的切向分量連續(xù)的切向分量連續(xù)媒質(zhì)1媒質(zhì)2、的法向分量連續(xù)媒質(zhì)1媒質(zhì)2、的切向分量連續(xù)62.理想導體表面上的邊界條件理想導體表面上的邊界條件設媒質(zhì)2為理想導體,則E2、D2、H2、B2均為零,故

理想導體:電導率為無限大的導電媒質(zhì)

特征:電磁場不可能進入理想導體內(nèi)理想導體理想導體表面上的電荷密度等于的法向分量理想導體表面上的法向分量為0理想導體表面上的切向分量為0理想導體表面上的電流密度等于的切向分量7利用兩種電介質(zhì)分界面上電場強度的切向分量連續(xù)的邊界條件得到將上式對時間t積分,得(2)由,有9可見,在z=0處,磁場強度的切向分量是連續(xù)的,因為在分界面上(z=0)不存在面電流。(3)z=0時同樣,由,得10試問關于1區(qū)中的和能求得出嗎?

解根據(jù)邊界條件,只能求得邊界面z=0處的和。由,有則得1區(qū)2區(qū)xyz電介質(zhì)與自由空間的分界面O

例2.7.2如圖所示,1區(qū)的媒質(zhì)參數(shù)為、、2區(qū)的媒質(zhì)參數(shù)為。若已知自由空間的電場強度為11解

(1)由,有試求:(1)磁場強度;(2)導體表面的電流密度。

例2.7.3

在兩導體平板(z=0和z=d)之間的空氣中

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