工程电磁场原理(part20)分解共36页

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工程电磁场导论课件

距离远等优点。
电磁场在医疗领域的应用
要点一
总结词
电磁场在医疗领域的应用包括核磁共振成像、微波治疗、电磁波透视等，为疾病诊断和治疗提供了重要手段。
要点二
详细描述
核磁共振成像是一种无创的影像学检查方法，利用强磁场和射频脉冲使人体组织中的氢原子发生共振，从而产生人体结构的图像。微波治疗则利用特定频率的电磁波对病变组织进行加热，达到治疗肿瘤、炎症等疾病的目的。电磁波透视则用于观察人体内部器官的形态和功能。
时变电磁场
04
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述时变电磁场的理论基础，包括描述电场和磁场变化的微分方程。
麦克斯韦方程组还包括安培环路定律、法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律等基本物理规律。
这些方程组揭示了电磁场之间的相互依赖关系，以及它们随时间变化的规律。
波动方程与电磁波速
01
时变电磁场中的波动方程描述了电场和磁场随时间和空间的变化规律。
电场中的电位差与电动势
电位差
两点之间的电位之差，等于两点之间的电压。
电动势
电源内部非静电力克服静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，其方向由电源负极指向正极。
恒定磁场
03
磁感应强度与磁场强度
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B 表示，单位是特斯拉（T）。
磁场强度
描述电流产生磁场能力的物理量，用 H表示，单位是安培/米（A/m）。
静电场
02
电场强度与电位
电场强度
描述电场力的矢量，其方向与电场中某点的电场方向相同，大小等于单位正电荷在该点所受的电场力。
电位
描述电场中某点的能量状态，其大小与电场强度和位置有关，其定义式为 $V = int_{0}^{r}Edl$。

工程电磁场原理倪光正第一章

工程电磁场数值分析方法简
05
介
有限差分法
差分原理
将电磁场连续域问题离散化，用差分方程近似代替微分方程。
求解方法
采用迭代法或直接法求解差分方程，得到电磁场数值解。
差分格式
构造差分格式，将微分方程转化为差分方程。
有限元法
有限元原理
将连续域划分为有限个单元，每个单元内用插值函数表示未知量。
有限元方程
根据变分原理或加权余量法建立有限元方程。
求解方法
采用迭代法或直接法求解有限元方程，得到电磁场数值解。
边界元法
边界元原理
将微分方程边值问题转化为边界积分方程问题。
边界元方程
根据格林公式和边界条件建立边界元方程。
求解方法
采用迭代法或直接法求解边界元方程，得到电磁场数值解。
各种数值分析方法的比较与选用
工程电磁场原理倪光正第一章
目录
• 绪论 • 静电场的基本概念和性质 • 恒定电场的基本概念和性质 • 时变电磁场的基本概念和性质 • 工程电磁场数值分析方法简介
01
绪论
电磁场理论的重要性
01 电磁场是物质存在的基本形式之一
电磁场与物质相互作用，是物质存在的基本形式之一，对于理解物质的本质和相互作用机制具有重要意义。
研究任务
工程电磁场的研究任务包括揭示电磁场的本质和规律，探索新的电磁现象和应用，以及解决工程实际中的电磁问题。
电磁场理论的发展历史
01
静电学和静磁学阶段
早期人们主要研究静电和静磁现象，建立了库仑定律和安培定律等基本
定律。
02 03
电磁感应和电磁波阶段
19世纪初，法拉第发现了电磁感应现象，揭示了电与磁之间的联系。随后，麦克斯韦建立了完整的电磁波理论，预言了电磁波的存在，并阐明了光是一种电磁波。

工程电磁场ppt

& + ω μεϕ & =∇ ϕ &+β ϕ & = −ρ & /ε ∇ϕ
2 2 2 2
β = ω με = ω / v
相位常数（rad/m）
2πf 2π 2π = = β =ω/v = v Tv λ
表示2π范围内波的数目，也称波数。
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第二章
恒定电场
方程的特解形式为：
A= ∫
μJ (r′) cosω(t − )
坡印亭定理的物理意义
J
∂W dV − γ ∂t
2
坡印亭定理
体积V内电源提供的功率，减去电阻消耗的热功率，减去电磁能量的增加率，等于穿出闭合面 S 传播到外面的电磁功率。
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第二章
恒定电场
注意 ① 坡印亭定理是电磁场的能量守恒表达式是
宏观电磁现象的一个普遍定理； ② 坡印亭定理适用于时变场也适用于恒定场； 2
& = Ie j ϕ i (t ) = 2 I cos( ω t + ϕ ) → I di ( t ) & = j ω I e jϕ = − 2 I ω sin( ω t ) → jωI dt 正弦电磁场也有三要素：振幅, 频率和相位。
F(x, y, z, t) = 2F(x, y, z) cos( ω t + ϕ)
b
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第二章
恒定电场
结论 ① 当导体和介质无损耗时，电源提供的能量全部
输送到负载，能量是通过坡印亭矢量传递的； ② S在导体之间的介质中传输，说明电磁能量是通过导体周围的电磁场传播的，导线只起导引电磁能流走向的作用。

第四章时变电磁场-工程电磁场导论-冯慈章课件

电磁感应定律磁通连续性原理：表明磁场是无源场 , 磁力线总是闭合曲线。磁通连续性原理
高斯定律：表明电荷以发散的方式产生电场 (变化的磁场以涡旋的形式产生电场)。高斯定律
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D l H dl S (J t ) dS B l E dl S t dS
ห้องสมุดไป่ตู้ 0
矢量恒等式
( H ) 0
所以
Stokes’ theorem
H J
l H dl S J dS
D l H dl S (J t ) dS
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( H ) 0 D 所以 H J t
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A, 称为动态位，是时间和空间坐标的函数。
由 H J 由
经整理后，
D t
A A J ( ) t t 1
得
A ( ) t 2A 2 A J ( A) （1） 2 t t 2 （2） A t 定义A 的散度 A 洛仑兹条件 t 2A 2 A J 2 t 达朗贝尔方程 2 A (Dalangbaier Eguation) t
电磁感应定律
Maxwell方程组
全电流定律
坡印廷定理与坡印廷矢量正弦电磁场分界面上衔接条件动态位A ,

达朗贝尔方程
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电磁辐射、传输线及波导
4.1 电磁感应定律和全电流定律
Faraday’s Law and Ampere’s Circuital Law 4.1.1 电磁感应定律（Faraday’s Law）

工程电磁场原理教学课件

描述磁场变化引起的感应电动势和电流。
磁场的产生和性质
磁场由磁荷产生，并且受到电荷和电流的影响。磁场具有磁场线和磁感应强度的概念，能够对物体施加磁力。
洛伦兹力和电动势的作用
洛伦兹力
描述电荷在磁场中受到的力，影响电流的流动和物体的运动。
电动势
描述电场或磁场中的能量转化为电流的能力。
变电磁电荷是电磁场的源，电场是电荷产生的场，电位移描述电场中的能量传递。电荷和电场之间遵循库仑定律，电场线表示电场的强度和方向。电位移是电场中的一个重要概念，衡量电场中的能量传递。
安培环路定理和法拉第电磁感应定律
安培环路定理
描述电流环路中的磁场强度分布和变化。
法拉第电磁感应定律
电磁辐射和信号传输
电磁辐射
描述电磁场向周围空间传播的过程，包括可见光、无线电波等。
信号传输
利用电磁场进行信息和数据的传递，应用于通信和无线技术。
调制和解调
调制是在信号中嵌入信息，解调是从信号中提取信息。
工程电磁场原理教学课件 PPT
欢迎来到《工程电磁场原理教学课件PPT》！本课程将深入讲解电磁场的基本概念和原理，探讨电磁场在工程应用中的重要作用。
电磁场的基本概念和原理
电磁场是一种在空间中存在的物理场，由电荷产生，分为静电场和静磁场。静电场由静电荷引起，表现为电荷之间的相互作用。静磁场由静磁荷引起，表现为物体受力方向的改变。
1
变电磁场
由电荷或电流的变化引起，包括电磁感应现象和电磁辐射。
2
电磁波
由振荡的电场和磁场组成，可以在空间中传播。
3
应用和影响
变电磁场和电磁波的产生对通信、能源传输和医学诊断等领域起着重要作用。
电磁场的能量和功率

工程电磁场PPT课件

eρ
a b
a
Jc
E
U 0 ln b
eρ
a b
a
R 1 1 1 ln b G Cll 2l a
Cl
U0
2
ln b
a
第19页/共91页
2．接地电阻接地技术是保障人身和设备的一项电气安全措施，为电力系统正常工作提供了零电位基准参考点。计算接地体的接地电阻是恒定电场计算的一项重要工作。
第11页/共91页
例3-2：设一平板电容器由两层非理想介质串联构成，
如图所示。其介电常数和电导率分别为1，1和2，2，厚度分别为d1和d2，外施恒定电压U0，忽略边缘效应。
试求：(1)两层非理想介质中的电场强度；(2)单位体积中的电场能量密度及功率损耗密度；(3)两层介质分界面上的自由电荷面密度。
b a
Jc
td
tU0
ln
b a
厚度为t的导电片两端面的电阻为：
R
U0 I
S
U0 Jc • dS
b a
U 0
U0
e td
e
tln b
a
第4页/共91页
2．电功率
在恒定电流场中，沿电流方向截取一段元电流管，如图所示。该元电流管中的电流密度J可认为是均匀的（E，F不变），其两端面分别为两个等位面。在电场力作用下，dt时间内有dq电荷自元电流管的左端面移至右端面，则电场力作功为：
第20页/共91页
下面计算图示埋于大地的半球形接地体的接地电阻。由镜象法得：
当r≥a时
4r 2Jc
2i, Jc
i
2r 2
,E
i
2r 2
,
E • dr
r

工程电磁场讲义绪论

用麦克斯韦方程组表述的电磁理论。
1865年英国物理学家麦克斯韦建立的著名的麦克斯韦电磁场方程组是宏观电磁理论体系的基础。基本特征是：场域(即场空间)中媒质是静止的，或其运动速度远小于光速；场域作为点集，点的尺寸远大于原子间的距离。
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时间的性质，
E mc 2
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三、本课程的章节分配
绪论静电场恒定电场恒定磁场时变电磁场准静态电磁场平面电磁波的传播波导与谐振腔
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2 10+4 4 8+4 6 6 4
均匀传输线中的导行电磁波
四、课程研究基本内容
1）电场和磁场都是矢量。根据亥姆霍兹定理：在空间有限区域的某一矢量场，由它的散度、旋度以及边界条件唯一地确定。 2）本课程的各部分内容，例如静电场、恒定磁场和时变电磁场都是围绕其散度和旋度方程以及边界条件展开的。这是经典电磁场理论的核心。
分界面的处理与应用
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3
五、考核方式
（1）平时成绩（听课、上机实验、作业） 30％（2）期末考试 70％
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4
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2. 什么是场？
物理描述： “在遍及一个被界定的或无限扩展的空间内，存在着某种必须予以重视、研究的效应”。例如：温度场T(x,y,z,t)、重力场F(x,y,z,t)，以及电场 E(x,y,z,t)、磁场B(x,y,z,t)等对应于相应物理效应客观存在的物理场；
3、电磁场的基本规律 • • • • • 库仑定律高斯定律电荷守恒定律安培定律毕奥-沙伐定律

电磁场与电磁波的基本原理

图 1―1―1
第11页，共206页。
第1章电磁场与电磁波的基本原理
如取S1面,则有
i H dt i
(1―1―10)
如取S2面,则有
l H dt i
(1―1―11)
上式结果表明,在非恒流的磁场中,H的环流与闭合回路l
为边界的曲面有关,选取不同的曲面,环流值就不同。这说明
非恒流磁场中安培环路定律不再适用。后来麦克斯韦提出
l E dl S
B dS t
(1―1―24)
第29页，共206页。
第1章电磁场与电磁波的基本原理
为了要求边界上的电场强度E,把上式左边的积分的闭合回路取在媒质的分界面的两边,并使Δl1和Δl2与分界面平行且相等,矩形的两短边Δh垂直于分界面且无限缩短并趋向于零,如图1―1―3所示。那么,式(1―1―24)的左边积分为
D E
B
H
Jc E
(1―1―22)
麦克斯韦方程组描写了D、E、B和H几个场矢量之
间的基本关系,因
此它是研究和分析电磁场和电磁波的依据。
第25页，共206页。
第1章电磁场与电磁波的基本原理
(二)麦克斯韦方程组的微分形式麦克斯韦方程组的积分形式是讨论场中某一个区域内场矢量之间的关系的方程。在讨论实际问题时,经常需要知道场中某一点场矢量之间的关系,此时不能应用麦克斯韦方程组的积分形式来求解,而必须采用麦克斯韦方程组的微分形式。
的,两个散度式子可以利用电荷守恒定律从两个旋度式子导出。
第28页，共206页。
第1章电磁场与电磁波的基本原理
七、电磁场的边界条件在讨论电磁场的实际问题时,经常会遇到两种不同媒质特性的分界面。在分界面上电磁场的分布规律称为边界条件。由于界面上的媒质特性是不连续的,故不能采用麦克斯韦方程组的微分形式,而只能采用麦克斯韦方程的积分形式来进行分析。 (一) 边界上的电场强度E和磁场强度H 电磁感应定律的积分形式为

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31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下20)分解
1、纪律是管理关系的形式。——阿法纳西耶夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响，而是让儿童练习良好道德行为，克服懒惰、轻率、不守纪律、颓废等不良行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养成儿童自觉的纪律性，这是儿童道德教育最重要的部分。—— 陈鹤琴