電磁場(chǎng)與電磁波電子科技大學(xué)中山學(xué)院復(fù)習(xí)課件

第1章矢量分析一、三種常用正交坐標(biāo)系1.直角坐標(biāo)系坐標(biāo)單位矢量：2.圓柱坐標(biāo)系第1章矢量分析一、三種常用正交坐標(biāo)系1.直角坐標(biāo)系坐標(biāo)1坐標(biāo)單位矢量：?jiǎn)挝皇噶恐g的關(guān)系3.球坐標(biāo)系坐標(biāo)單位矢量：?jiǎn)挝皇噶恐g的關(guān)系3.球坐標(biāo)系2坐標(biāo)單位矢量：?jiǎn)挝皇噶恐g的關(guān)系：坐標(biāo)單位矢量：?jiǎn)挝皇噶恐g的關(guān)系：3在直角坐標(biāo)系中二、梯度、散度和旋度散度定理（高斯定理）：斯托克斯定理：在直角坐標(biāo)系中二、梯度、散度和旋度散度定理（高斯定理）：斯托4第2章電磁場(chǎng)的基本規(guī)律一、庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度（V/m）點(diǎn)電荷q1對(duì)點(diǎn)電荷q2的作用力：點(diǎn)電荷q產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為第2章電磁場(chǎng)的基本規(guī)律一、庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度（V/m）5二、電位（V）、電位移矢量（C/m2）（微分形式），

（積分形式）

三、磁感應(yīng)強(qiáng)度（特斯拉T）、磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）（積分形式）

（微分形式）對(duì)靜電場(chǎng)：對(duì)靜磁場(chǎng)：二、電位（V）、電位移矢量（C/m2）（微分形式），（積分6四、傳導(dǎo)電流、位移電流（A/m2）例子：四、傳導(dǎo)電流、位移電流（A/m2）例子：7五、麥克斯韋方程、物理意義六、邊界條件媒質(zhì)1媒質(zhì)2五、麥克斯韋方程、物理意義六、邊界條件媒質(zhì)1媒質(zhì)28兩種理想介質(zhì)分界面上的邊界條件的法向分量連續(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)

2.理想導(dǎo)體表面上的邊界條件理想導(dǎo)體表面上的電荷密度等于的法向分量

理想導(dǎo)體表面上的法向分量為0

理想導(dǎo)體表面上的切向分量為0

理想導(dǎo)體表面上的電流密度等于的切向分量

兩種理想介質(zhì)分界面上的邊界條件的法向分量連續(xù)9第3章靜態(tài)電磁場(chǎng)及其邊值問題的解一、靜電場(chǎng)若分界面上不存在面電荷，即ρS＝0，則或點(diǎn)電荷的電位計(jì)算公式（通常取C=0）靜電場(chǎng)的能量密度：第3章靜態(tài)電磁場(chǎng)及其邊值問題的解一、靜電場(chǎng)若分界面上不存在10二、靜磁場(chǎng)（為矢量磁位）靜磁場(chǎng)的能量密度：若分界面上不存在面電流，即JS＝0，則或二、靜磁場(chǎng)（為矢量磁位）靜磁場(chǎng)的能量密度：若分界11三、靜態(tài)場(chǎng)的惟一性定理在場(chǎng)域V的邊界面S上給定或的值，則泊松方程或拉普拉斯方程在場(chǎng)域V具有惟一值。惟一性定理的重要意義:給出了靜態(tài)場(chǎng)邊值問題具有惟一解的條件；為靜態(tài)場(chǎng)邊值問題的各種求解方法提供了理論依據(jù)；為求解結(jié)果的正確性提供了判據(jù)。三、靜態(tài)場(chǎng)的惟一性定理在場(chǎng)域V的邊界面S上12四、鏡像法1.點(diǎn)電荷對(duì)無(wú)限大接地導(dǎo)體平面的鏡像鏡像電荷電位函數(shù)q有效區(qū)域q四、鏡像法1.點(diǎn)電荷對(duì)無(wú)限大接地導(dǎo)體平面的鏡像鏡像電荷電132.導(dǎo)體球面的鏡像PqarRdqPaq'rR'Rdd'2.導(dǎo)體球面的鏡像PqarRdqPaq'rR'Rdd'14五、直角坐標(biāo)系中的分離變量法五、直角坐標(biāo)系中的分離變量法15第4章時(shí)變電磁場(chǎng)一、無(wú)源區(qū)的波動(dòng)方程（）二、矢量位與標(biāo)量位洛倫茲條件：第4章時(shí)變電磁場(chǎng)一、無(wú)源區(qū)的波動(dòng)方程（16三、坡印廷矢量（電磁能流密度矢量）(W/m2

)電磁場(chǎng)能量密度：四、時(shí)諧電磁場(chǎng)例子：三、坡印廷矢量（電磁能流密度矢量）(W/m2)電磁場(chǎng)能量17五、平均坡印廷矢量（平均能流密度矢量）五、平均坡印廷矢量（平均能流密度矢量）18第5章均勻平面波在無(wú)界空間的傳播一、參數(shù)關(guān)系相速：波數(shù)：本征阻抗：二、沿+z方向傳播的均勻平面波第5章均勻平面波在無(wú)界空間的傳播一、參數(shù)關(guān)系相速：波數(shù)：19三、沿-z方向傳播的均勻平面波四、電磁波的極化在電磁波傳播空間給定點(diǎn)處，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)隨時(shí)間變化的軌跡。三、沿-z方向傳播的均勻平面波四、電磁波的極化20

線極化：

φ

=0、±

；

φ

=0，在1、3象限，

φ

=±

，在2、4象限；橢圓極化：其它情況；

φ

＞0，左旋，

φ＜0，右旋。圓極化：

φ

=±

/2，Exm=Eym；取“＋”，左旋圓極化，取“－”，右旋圓極化；電磁波的極化狀態(tài)取決于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差

φ＝φy－φx對(duì)于沿+z方向傳播的均勻平面波：線極化：φ=0、±；21四、均勻平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播1.導(dǎo)電媒質(zhì)中均勻平面波的傳播特點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁場(chǎng)強(qiáng)度H與波的傳播方向相互垂直，是橫電磁波（TEM波）；媒質(zhì)的本征阻抗為復(fù)數(shù)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)相位不同；在波的傳播過程中，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的振幅呈指數(shù)衰減；波的傳播速度（相速度）不僅與媒質(zhì)參數(shù)有關(guān)，而且與頻率有關(guān)（有色散）。四、均勻平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播1.導(dǎo)電媒質(zhì)中均勻平面22良導(dǎo)體的本征阻抗：所以，良導(dǎo)體中電磁波的磁場(chǎng)強(qiáng)度相位滯后于電場(chǎng)強(qiáng)度45o（即）。2.良導(dǎo)體()中的均勻平面波趨膚深度：良導(dǎo)體的本征阻抗：所以，良導(dǎo)體中電磁波的磁場(chǎng)23第6章均勻平面波的反射與折射一、均勻平面波對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射二、均勻平面波對(duì)理想導(dǎo)體平面的垂直入射媒質(zhì)1中的入射波：媒質(zhì)1中的反射波：第6章均勻平面波的反射與折射一、均勻平面波對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界24媒質(zhì)1中合成波的電磁場(chǎng)為合成波的平均能流密度矢量瞬時(shí)值形式理想導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電流媒質(zhì)1中合成波的電磁場(chǎng)為合成波的平均能流密度矢量瞬時(shí)值形式25電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)（的最小值的位置）：合成波的特點(diǎn)：(n=0,1,2,3,…)(n=0,1,2,3,…)

①媒質(zhì)1中的合成波是駐波。電場(chǎng)波腹點(diǎn)（的最大值的位置）

②兩相鄰波節(jié)點(diǎn)之間任意兩點(diǎn)的電場(chǎng)同相。同一波節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的電場(chǎng)反相；電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)（的最小值的位置26⑤坡印廷矢量的平均值為零，不發(fā)生能量傳輸過程，僅在兩個(gè)波節(jié)間進(jìn)行電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能的交換。③在時(shí)間上有π/2的相移；

④

在空間上錯(cuò)開λ/4，電場(chǎng)的波腹（節(jié)）點(diǎn)正好是磁場(chǎng)的波節(jié)（腹）點(diǎn)；⑤坡印廷矢量的平均值為零，不發(fā)生能量傳輸過程，僅在兩個(gè)波節(jié)間27三、均勻平面波對(duì)理想介質(zhì)平面的垂直入射在入射媒質(zhì)中的波可表示成行波和純駐波的疊加，稱之為行駐波（混合波）。駐波系數(shù)(駐波比)S

當(dāng)Г＝0時(shí)，S＝1，為行波；當(dāng)Г＝±1時(shí)，S=，是純駐波。當(dāng)時(shí)，1<S<，為行駐波。S越大，駐波分量越大，行波分量越小；三、均勻平面波對(duì)理想介質(zhì)平面的垂直入射在入射28四