时变电磁场 知识结构体系.ppt
知识结构体系,静态电磁场,电磁场基本理论,矢量代数及常用坐标系（1.1,1.2）,标量场的梯度（1.3）,矢量场的散度（1.4）,矢量场的旋度（1.5),亥姆霍兹定理（1.8),静态场及其边值问题,矢量分析,电荷守恒定律（2.1）,真空中静态电磁场基本规律（2.2,2.3）,媒质的电磁特性(2.4),真空中时变电磁场基本规律（2.5,2.6）,电磁场的边界条件（2.7）,静电场分析(3.1),基本方程边界条件 辅助函数 能量,恒定电场分析(3.2),恒定磁场分析(3.3),边值问题及其求解（唯一性定理、镜像法、分离变量法),知识结构体系,时变电磁场,波动方程（4.1）,辅助函数电磁场的位函数（4.2）,能量守恒定律（4.3）,正弦电磁场的一般规律（4.5),时变电磁场的一般规律,无界空间中的电磁波 半无界空间中的电磁波 有界空间中的电磁波,正弦电磁波的传播特性,（第五章）,（第六章）,（第七章）,电磁波的产生电磁辐射,滞后位（8.1）,电偶极子的辐射（8.2）,第一章 矢量分析,1、标量场的梯度：理解梯度的定义及其物理意义，掌握直角坐标系下梯度的计算方法；,2、矢量场的散度：理解闭合面通量的物理意义及矢量场散度的物理意义；掌握直角坐标系下散度的计算方法；,3、矢量场的旋度：理解矢量环流的物理意义及矢量场旋度的物理意义；掌握直角坐标系下旋度的计算方法；,4、拉普拉斯运算：了解拉普拉斯运算的数学表达式及直角坐标系下的展开式。,5、亥姆霍兹定理：掌握亥姆霍兹定理内容，理解其在矢量分析中的地位。,第二章 电磁场基本规律,1、了解电荷、电流分布及电荷、电流密度的概念，掌握电流连续性方程及其表征的物理意义。,2、掌握电场强度的定义，会应用矢量积分公式求解简单的分布电荷在空间中产生的电场；掌握静电场的散度和旋度式及其积分形式，并理解其揭示的静电场基本性质；,5、掌握电介质极化和磁介质磁化的微观机理，掌握电位移矢量和磁场强度矢量的定义，了解极化电荷和磁化电流的求解，了解导电媒质的传导特性。,4、掌握应用高斯定理、安培环路定律求解静电场和恒定磁场的计算方法和技巧。,3、掌握磁感应强度的定义，会应用矢量积分公式求解简单的分布电流在空间中产生的磁场；掌握恒定磁场的散度和旋度式及其积分形式，并理解其揭示的恒定磁场基本性质；,7、掌握麦克斯韦方程组微分形式及方程组中各个方程的物理意义，了解麦克斯韦方程积分形式和限定形式。,6、掌握电磁感应定律的微分形式及其揭示的物理意义；掌握位移电流的概念，理解麦克斯韦引入位移电流假说对电磁理论发展所作出的贡献。,8、掌握电磁场边界条件的数学表达式及其物理意义（一般边界条件，理想介质边界条件、理想导体边界条件）,第三章 静态电磁场及边值问题的解,1、掌握静电场的基本方程及其边界条件；掌握标量电位函数的定义及用拉普拉斯方程求解电位的方法，掌握电位差的定义及求解方法，理解电位边界条件；掌握电容及部分电容的概念；掌握静电场能量的求解方法。,2、掌握恒定电场的基本方程和边界条件；掌握恒定电场的边界条件的意义及数学表达式；理解恒定电场与静电场的异同，掌握静电比拟法,3、掌握恒定磁场的基本方程及其边界条件；掌握矢量磁位的定义及库仑规范条件；掌握电感的定义及计算方法（直接求解法和利用磁能求解的方法）；掌握恒定磁场能量的求解方法。,4、理解唯一性定理的内容及其在电磁理论中的意义,5、理解直角坐标系下分离变量法的过程,6、理解镜像法求解思路。重点掌握平面镜像的求解问题,掌握点、线电荷关于平面分界面的问题的求解。,了解点电荷关于导体球面分界面(接地、不接地)镜像问题的求解.,第四章 时变电磁场,一、理解波动方程的推导及波动方程的物理意义。,三、掌握坡应廷定理的推导、物理意义。掌握坡印廷矢量的物理意义及瞬时坡应廷矢量和平均坡应廷矢量的求解。,四、掌握时变场在场随时间按正弦规律变化时得到的相关结论。包括场量复数形式、麦克斯韦方程组复数形式、亥姆霍兹定理、平均能流密度等概念。,二、理解标量位和矢量位的概念及其满足的方程。,第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播,一、掌握理想媒质中均匀平面波的传播特性；掌握均匀平面电磁波的重要参量的求解；理解沿任意方向传播的均匀平面波的场量表达式。,二、掌握极化的定义和电磁波极化方式的判断方法,三、掌握在导电媒质中电磁波的传播特性；了解在强导电媒质和弱导电媒质中波的传播特性；掌握趋肤效应和趋肤深度的概念,第六章 平面电磁波的反射和透射,一、掌握电磁波垂直入射到理想导体表面时反射波的性质；掌握反射波与合成波的计算方法，掌握导体表面感应电流分布的计算方法,三、理解电磁波斜入射到介质分界面时波的性质；掌握全反射、全透射的物理过程，及发生全反射和全透射的条件。,二、掌握电磁波垂直入射到理想介质表面时反射波和透射波的求解；掌握反射系数和透射系数的概念。,一、掌握在矩形波导中波的传播特性； 理解波的模式的概念；理解矩形波导中波的传播特性（高通特性）；掌握矩形波导中各种模式的截止波长、截止频率、波导波长等参量的计算。 掌握矩形波导中主模TE10模的传播特性（截止波长、截止频率、波导波长等）；,第七章 导行电磁波,理解滞后位的物理意义；掌握电偶极子的近区场和远区场特性。,第八章 电磁波的辐射,重要公式：,矢量分析基础：,电荷和电流：,电场和磁场：,电磁场中的媒质特性：,静态场基本方程：,时变场基本方程（麦克斯韦方程组）：,电磁场边界条件：,电位函数：,拉普拉斯方程：,电位和电位差：,电位边界条件：,恒定电场边界条件：,电容：,电感：,电场能量：,磁场能量：,波动方程：,理想媒质中的均匀平面波：,损耗媒质中的均匀平面波：,
