电磁场与电磁波基础
电磁场与电磁波知识点总结 知乎
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电磁场和电磁波是物理学中的重要基础知识，涉及到电学、磁学、波动光学等多个领域。
下面是对电磁场和电磁波的一些重要知识点总结：
1. 电场和磁场：电场是指空间中由电荷引起的电力作用，磁场是指空间中由电流引起的磁力作用。
电场和磁场都是矢量场，可以用矢量图形表示。
2. 麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的基本方程，包括四个方程：高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
3. 电磁波：电磁波是由电场和磁场相互作用引起的一种波动现象，包括无线电波、可见光、紫外线、X射线等。
电磁波具有波长、频率等特征，可以用波动方程表示。
4. 偏振：偏振是指电磁波中电场矢量的振动方向。
根据电场矢量的振动方向，电磁波可以分为线偏振、圆偏振和不偏振等。
5. 折射和反射：当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即波的传播方向改变。
同时，当电磁波遇到介质的边界时，会发生反射现象，即波发生反向传播。
折射和反射现象可以用斯涅尔定律和菲涅尔公式计算。
6. 衍射和干涉：电磁波在经过小孔或射缝等障碍物时，会发生衍射现象，即波扩散后形成干涉条纹。
同时，当两束电磁波相遇时，会发生干涉现象，即波的振幅会增强或减弱。
衍射和干涉现象可以用
菲涅尔衍射和双缝干涉等理论进行描述。
以上是电磁场和电磁波的一些重要知识点总结。
熟练掌握这些知识，对于理解电学、磁学、波动光学等学科都具有重要意义。
电磁场与电磁波的理论与应用
电磁场与电磁波的理论与应用电磁场与电磁波是电磁学中的重要概念，它们在现代科技与生活中有着广泛应用。
本文将围绕电磁场与电磁波的理论基础展开讨论，并探索它们在实际应用中的意义。
1. 电磁场的理论基础电磁场是由带电粒子周围的电荷所形成的一种物理场。
根据电场与磁场之间的相互作用，我们可以推导出麦克斯韦方程组，这是电磁场理论的基础。
麦克斯韦方程组包括四个方程式，分别是：高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
这些方程式描述了电荷的分布、电流的产生和磁场的形成，从而揭示了电磁场的本质。
2. 电磁波的理论基础电磁波是指由变化的电场和磁场相互作用而形成的波动现象。
根据麦克斯韦方程组的推导，我们可以得到有关电磁波的方程式，即麦克斯韦方程的波动解。
其中，电磁波的传播速度等于光速，即300,000km/s。
根据频率和波长的不同，电磁波可以分为射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类型。
3. 电磁场与电磁波的应用电磁场与电磁波的理论已广泛应用于各个领域，为人类的生活与科技进步做出了重要贡献。
3.1 通信领域电磁波在通信领域起着关键作用。
无线电通信、手机通讯、卫星通信等都依赖于电磁波的传输和接收。
通过合理的调制和解调信号，我们可以实现远距离的信息传递。
3.2 医学领域医学成像技术如X射线、磁共振成像（MRI）和超声波等都利用了电磁波在物质中的相互作用特性。
这些技术可以帮助医生进行诊断和治疗，为疾病的早期发现和治疗提供了可能。
3.3 物理学研究电磁场与电磁波在物理学研究中扮演着重要角色。
例如，研究电磁波的干涉和衍射现象可以揭示光的性质；通过电磁场的分析，可以研究电磁波与物质的相互作用规律。
这些研究对于理解自然界和推动科学发展具有重要意义。
3.4 能源领域电磁场与电磁波在能源领域也有广泛应用。
太阳能板利用光的电磁辐射转化为电能，而微波炉则是利用微波的电磁波来产生加热效果。
这些应用不仅改善了人们的生活质量，还为减少对化石燃料的依赖做出了贡献。
电子行业电磁场与电磁波(知识点)
电子行业电磁场与电磁波（知识点）电子行业是一个广泛且快速发展的行业，众多的电子设备与技术改变了我们的生活。
在电子行业中，电磁场与电磁波是关键的知识点之一。
本文将深入探讨电子行业中关于电磁场与电磁波的相关知识。
一、电磁场的概念及特点电磁场是电磁力的载体，是电荷或电流的存在所致的一种场。
电场与磁场是电磁场的两个基本概念。
电场是由电荷产生的，而磁场则是由电流产生的。
电磁场具有以下特点：1. 电场和磁场互相作用：根据法拉第电磁感应定律，一个变化的磁场可以在相邻的电路中产生电动势。
同样，一个变化的电场可以在相邻的导体中产生感应电流。
这种相互作用是基于电磁场的重要特点之一。
2. 电磁波的传播：根据麦克斯韦方程组，当电场和磁场发生变化时，它们可以相互激发，并以电磁波的形式传播。
电磁波可以在真空中传播，无需介质的支持。
这是无线通信和无线电波传输的基础原理。
3. 电磁波的频率和波长：电磁波具有不同的频率和波长。
频率是指单位时间内波动的次数，通常用赫兹（Hz）表示。
波长是指电磁波的一个周期所对应的长度，通常用米（m）表示。
不同频率和波长的电磁波在电子行业中起到不同的作用。
二、电磁场与电子设备电磁场在电子设备中起到重要的作用，以保证设备的正常运行。
例如，我们常见的手机、电视、电脑等设备都依赖于电磁场的产生和传播。
以下是几个例子：1. 无线通信：手机是电子行业中最具代表性的设备之一。
手机中的通信模块利用电磁波的传播特性，将信号转化为电磁波，通过天线发送出去。
电磁波在空间中传播，并被接收方的设备接收与解码，实现通信。
2. 电子显示器：电视、电脑显示器等设备利用电磁场控制像素的亮度和颜色。
电子显示器中的荧光物质受到电磁场激发后会发出可见光，通过控制电磁场的强度和频率，可以调整屏幕上像素的亮度和颜色。
3. 磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一种医学影像技术，通过使用电磁场和无线电波来生成高质量的身体断层影像。
磁共振成像利用强磁场产生一系列电磁波来与人体的原子核相互作用，从而获取身体内部的详细结构信息。
电磁场与电磁波知识点整理
电磁场与电磁波知识点整理一、电磁场的基本概念电磁场是由电场和磁场相互作用而形成的一种物理场。
电场是由电荷产生的，而磁场则是由电流或者变化的电场产生的。
电荷是产生电场的源。
正电荷会产生向外辐射的电场，负电荷则产生向内汇聚的电场。
电场强度 E 用来描述电场的强弱和方向，其单位是伏特每米（V/m）。
电流是产生磁场的源。
电流产生的磁场方向可以通过右手螺旋定则来确定。
磁场强度 H 用来描述磁场的强弱和方向，其单位是安培每米（A/m）。
法拉第电磁感应定律表明，变化的磁场会产生电场。
麦克斯韦进一步提出，变化的电场也会产生磁场。
这两个定律共同揭示了电磁场的相互联系和相互转化。
二、电磁波的产生电磁波是电磁场的一种运动形态。
当电荷加速运动或者电流发生变化时，就会产生电磁波。
例如，在一个开放的电路中，电荷在电容器和电感之间来回振荡，就会产生电磁波。
这种振荡电路是产生电磁波的一种简单方式。
电磁波的频率和波长之间存在着一定的关系，即光速 c ＝λf，其中c 是光速（约为 3×10^8 m/s），λ 是波长，f 是频率。
不同频率的电磁波具有不同的特性和应用。
例如，无线电波频率较低，用于通信和广播；而X 射线频率较高，用于医学成像和材料检测。
三、电磁波的传播电磁波在真空中可以无需介质传播，在介质中传播时，其速度会发生变化。
电磁波在传播过程中遵循反射、折射和衍射等规律。
当电磁波遇到障碍物时，会发生反射。
如果电磁波从一种介质进入另一种介质，会发生折射，折射的程度取决于两种介质的电磁特性。
衍射则是指电磁波绕过障碍物传播的现象。
当障碍物的尺寸与电磁波的波长相当或较小时，衍射现象较为明显。
电磁波的极化是指电场矢量的方向在传播过程中的变化。
常见的极化方式有线极化、圆极化和椭圆极化。
四、电磁波的特性1、电磁波是横波，电场和磁场的振动方向都与电磁波的传播方向垂直。
2、电磁波具有能量，其能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比。
3、电磁波的传播速度是恒定的，在真空中为光速。
高中物理经典复习资料：电磁场和电磁波
【基础知识归纳】大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流．能产生振荡电流的电路叫振荡电路，L C 电路是最简振荡电路中产生振荡电流的过程中，线圈中的电流、电容器极板上的电量及其与之相联系的磁场能、1．振荡原理：利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡电流，形成电场能和磁场能的周期性2．振荡过程：电容器放电时，电容器所带电量和电场能均减少，直到零；电路中的电流和磁场能均增大，直到最大值．充电时，情况相反．电容器正反向充放电一次，便完成一次振荡的全过程．图13—2—1图13—2—13．周期和频率：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间叫做电磁振荡的周期．1 s 内完成电磁振荡的次数叫做电磁振荡的频率．对LCT ＝LCπ2 f ＝LCπ21三、电磁场和电磁波1（1（2）不仅电流能够产生磁场，变化的电场也能产生2变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场，电磁场由近及远的传3在真空中，任何频率的电磁波的传播速度都等于光速c ＝3.00×108 m/s ．其波速、波长、周期频率间关系为：c ＝Tλ＝f λ（1）麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在． （2）在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁（3）电磁波的（41．调制：在无线电应用技术中，首先将声音、图象等信息通过声电转换、光电转换等方式转为电信号，这种电信号频率很低，不能用来直接发射电磁波．把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上，1．电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最2．调谐：调谐电路的固有频率可以在一定范围内连续改变，将调谐电路的频率调节到与需要接收的某个频率的电磁波相同，即，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．3．检波：从接收到的高频振荡中分离出所携带的信号的过程叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫4．无线电的接收：天线接收到所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的电视系统主要由摄像机和接收机组成．把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像素．摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电中国电视广播标准采用每1 s传送25帧画面，每帧由625雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装【方法解析】麦克斯韦电磁理论是理解电磁场和电磁波的关键所在，应注意领会以下内容：变化的磁场可产生电场，产生的电场的性质是由磁场的变化情况决定的，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生【典型例题精讲】［例1］L C振荡电路中，某时刻磁场方向如图13—2—2所示，则下列说法错误的是图13—2—2ABCD．若电容器【解析】先根据安培定则判断出电流的方向，若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B叙述正确，由楞次定律知D叙述亦正确．因而错误选项只有C【思考】（1）若磁场正在增强，则电场能和磁场能是如何转化的?电容器是充电还是放电?线圈两端的电压是增大还是减小?（2）若此时磁场最强（t＝0），试画出振荡电流ｉ和电容器上板带电量q随时间t变化的图象?（3）若使该振荡电路产生的电磁波的波长更短些，可采取什么措施?（包括：线圈匝数、铁芯、电介【思考提示】（1）磁场增强，磁场能增大，电场能减小，电容器放电，电容器两端电压降低，线圈（2LC，为减小λ，需减小L或C．（3）根据λ＝cT和T＝2π【设计意图】［例2］某电路中电场随时间变化的图象如图13—2—3所示，能发射电磁波的电场是图13—2—3【解析】变化的电场可产生磁场，产生的磁场的性质是由电场的变化情况决定的．均匀变化的电场图A中电场不随时间变化，不会产生磁场．图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波．图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不【设计意图】通过本例说明形成【达标训练】1．建立电磁场理论的科学家是_______．用实验证明电磁波存在的科学家是_______【答案】 麦克斯韦2 ABCD ．电磁波的传播速度总是3.0×108m/s【答案】B3A ．波长和频率BC ．波长和波速D【答案】C4A ．①③BC ．①④D【答案】A5．关于电磁波，下列说法中正确的是 ABC．电磁波由真空进D【解析】 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是c ，故AB 都错．电磁波由真空进入介质，波速变小，而频率不变，Ｃ对．变化的电场、磁场由变化区域向外传播就形【答案】C6．无线电广播的中波段波长的范围是187 m ～560 m ，为了避免邻近电台的干扰，两个电台的频率范围至少应差104 Hz，则在此波段中最多能容纳的电台数约为多少个【解析】f max ＝1871038min⨯=λcHz ＝1.6×106Hzf min ＝5601038max⨯=λcHz ＝0.54×106Hzn ＝466min max 101054.0106.1⨯-⨯=-f f f ∆＝106【答案】1067．某收音机接收电磁波的波长范围在577 m 到182 m【解析】 根据c ＝λff 1＝57710381⨯=λcHz ＝5.20×105Hzf 2＝18210382⨯=λcHz ＝1.65×106Hz所以，频率范围为5.20×105 Hz ～1.65×106Hz【答案】 5.20×105 Hz ～1.65×106Hz8．关于LCA BC D【答案】9．L C 振荡电路中，某时刻的电流方向如图13—2—4所示，则下列说法中正确的是A BCD ．【答案】D10．在L C 振荡电路中，电容器C 的带电量随时间变化的图象如图13—2—5所示，在1×10－6 s 到2×10－6s 内，关于电容器的充（或放）电过程及因此产生的电磁波的波长，正确的结论是A ．充电过程，波长为1200 m B ．充电过程，波长为1500 m C ．放电过程，波长为1200 m D ．放电过程，波长为1500 m【解析】 在1×10－6s 到2×10－6s 内，电容器带电量增大，属充电过程．产生的电磁波周期T ＝4×10－6s ，波长λ＝cT ＝3×108×4×10－6 m ＝1200 m【答案】 A11．L C 振荡电路中，某时刻磁场方向如图13—2—6所示，则下列说法错误的是图13—2—6A B C D【解析】 若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于充电阶段，电流应正在减小，知A 正确．若该时刻电容器上极板带负电，则可知电容器正在放电，电流正在增强，知B 正确，由楞次定律知D【答案】12．在L C 振荡电路中，电容C 两端的电压U C 随时间变化的图象如图13—2—7所示，根据图象可以确定振荡电路中电场能最大的时刻为_______，在T ／2～3T ／4时间内电容器处于_______状态，能量转化情况是_______【解析】 电容器两极板间电压最大时，电场能最大，由图可知电场能最大时刻为0，2T ，T ．在2T ～43T 时间内，两极板间电压变小，电容器处于放电状态，电场能正转化为磁场能．T【答案】0，2，T；放电；电场能转化为磁场能。
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波总结第一章一、矢量代数 A ∙B =AB cos θA B ⨯=AB e AB sin θA ∙(B ⨯C ) = B ∙(C ⨯A ) = C ∙(A ⨯B )()()()C A C C A B C B A ⋅-⋅=⨯⨯二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++le e e d x y z矢量面元=++Se e e x y z d dxdy dzdx dxdy体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系⨯=e e e x y z ⨯=e e e y z x ⨯=e e e z x y2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρϕρρϕl 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρϕρρϕ体积元dz d d dVϕρρ=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e zz z ρϕϕρρϕ3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ+e ϕr sin θd ϕ矢量面元d S = e r r 2sin θd θd ϕ体积元ϕθθd drd r dVsin 2=单位矢量的关系⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕθϕϕθ三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度=⋅⎰A SSd Φ0lim∆→⋅=∇⋅=∆⎰A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=⋅⎰A l ld Γmaxn 0rot =lim∆→⋅∆⎰A lA e lS d S3. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A y x z A A A x y z11()z A A A z ϕρρρρρϕ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A 22111()(sin )sin sin ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A r A r A A r r r r ϕθθθθθϕxy z∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A x y z x y zA A A 1zzzA A A ρϕρϕρρϕρ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A 21sin sin r r zr r A r A r A ρϕθθθϕθ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理⋅=∇⋅⎰⎰A S A SVd dV⋅=∇⨯⋅⎰⎰A l A S lSd d四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度00()()lim∆→-∂=∂∆l P u M u M u ll 0cos cos cos ∂∂∂∂=++∂∂∂∂P u u u ulx y zαβγcos ∇⋅=∇e l u u θgrad ∂∂∂∂==+∂∂∂∂e e e +e n x y zu u u uu n x y z2. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂e e e xy z u u u u x y z 1∂∂∂∇=++∂∂∂e e e z u u u u z ρϕρρϕ11sin ∂∂∂∇=++∂∂∂e e e r u u uu r r r zθϕθθ 五、无散场与无旋场1. 无散场()0∇⋅∇⨯=A =∇⨯F A2. 无旋场()0∇⨯∇=u -u =∇F 六、拉普拉斯运算算子 1. 直角坐标系22222222222222222222222222222222∂∂∂∇=++∇=∇+∇+∇∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∇=++∇=++∇=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂A e e e x x y y z zyyyx x x z z z x y zu u uu A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z，，2. 圆柱坐标系22222222222222111212⎛⎫∂∂∂∂∇=++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫∇=∇--+∇-++∇ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭A e e e z z u u uu zA A A A A A A ϕρρρρϕϕϕρρρρρϕρρϕρρϕ3. 球坐标系22222222111sin sin sin ⎛⎫∂∂∂∂∂⎛⎫∇=++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭u u uu r r r r r r θθθϕθϕ ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+-∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂--∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂---∇=∇ϕθθθϕθϕθθθθϕθθθθϕϕϕϕθθθϕθθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 222222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果矢量场F 在无限区域中处处是单值的，且其导数连续有界，则当矢量场的散度、旋度和边界条件（即矢量场在有限区域V’边界上的分布）给定后，该矢量场F 唯一确定为()()()=-∇+∇⨯F r r A r φ其中1()()4''∇⋅'='-⎰F r r r r V dV φπ1()()4''∇⨯'='-⎰F r A r r r V dV π第二章一、麦克斯韦方程组 1. 静电场 真空中：001d ==VqdV ρεε⋅⎰⎰SE S （高斯定理） d 0⋅=⎰l E l 0∇⋅=E ρε0∇⨯=E 场与位：3'1'()(')'4'V dV ρπε-=-⎰r r E r r r r ϕ=-∇E 01()()d 4πV V ρϕε''='-⎰r r |r r |介质中：d ⋅=⎰D S Sqd 0⋅=⎰lE l ∇⋅=D ρ0∇⨯=E极化：0=+D E P εe 00(1)=+==D E E E r χεεεε==⋅P e PS n n P ρ=-∇⋅P P ρ2. 恒定电场 电荷守恒定律：⎰⎰-=-=⋅Vsdv dtd dt dq ds J ρ0∂∇⋅+=∂J tρ传导电流与运流电流：=J E σρ=J v恒定电场方程：d 0⋅=⎰J S Sd 0⋅=⎰J l l 0∇⋅=J 0∇⨯J =3. 恒定磁场 真空中：0 d ⋅=⎰B l lI μ（安培环路定理） d 0⋅=⎰SB S 0∇⨯=B J μ0∇⋅=B场与位：03()( )()d 4π ''⨯-'='-⎰J r r r B r r r VV μ=∇⨯B A 0 ()()d 4π'''='-⎰J r A r r r V V μ 介质中：d ⋅=⎰H l lId 0⋅=⎰SB S ∇⨯=H J 0∇⋅=B磁化：0=-BH M μm 00(1)=+B H =H =H r χμμμμm =∇⨯J M ms n =⨯J M e4. 电磁感应定律() d d in lC dv B dl dt ⋅=-⋅⨯⋅⎰⎰⎰SE l B S +）（法拉第电磁感应定律∂∇⨯=-∂B E t5. 全电流定律和位移电流全电流定律： d ()d ∂⋅=+⋅∂⎰⎰D H l J S lSt∂∇⨯=+∂DH J t 位移电流：d=DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0∂⎧⋅=+⋅⎪∂⎪∂⎪⋅=-⋅⎪∂⎨⎪⋅=⎪⎪⋅=⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰D H J S B E S D S B S lS l SS V Sl tl t V d ρ 0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩D H J BE D B t t ρ()()()()0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩E H E H E E H t t εσμερμ 二、电与磁的对偶性e m e m eme e m m e e m mm e 00∂∂⎫⎧∇⨯=-∇⨯=⎪⎪∂∂⎪⎪∂∂⎪⎪∇⨯=+∇⨯=--⎬⎨∂∂⎪⎪∇=∇=⎪⎪⎪⎪∇=∇=⎩⎭⋅⋅⋅⋅B D E H DB H J E J D B D B t t&tt ρρm e e m ∂⎧∇⨯=--⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⇒⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩⋅⋅B E J D H J D B t t ρρ 三、边界条件1. 一般形式12121212()0()()()0n n S n Sn σρ⨯-=⨯-=→∞⋅-=⋅-=（）e E E e H H J e D D e B B2. 理想导体界面和理想介质界面111100⨯=⎧⎪⨯=⎪⎨⋅=⎪⎪⋅=⎩e E e H J e D e B n n S n S n ρ12121212()0()0()0()0⨯-=⎧⎪⨯-=⎪⎨⋅-=⎪⎪⋅-=⎩e E E e H H e D D e B B n n n n 第三章一、静电场分析 1. 位函数方程与边界条件 位函数方程：220∇=-∇=ρφφε电位的边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂-=-⎪∂∂⎩s nn φφφφεερ111=⎧⎪⎨∂=-⎪∂⎩s const nφφερ（媒质2为导体） 2. 电容定义：=qCφ两导体间的电容：=C q /U 任意双导体系统电容求解方法：3. 静电场的能量N 个导体：112ne i i i W q φ==∑连续分布：12e VW dV φρ=⎰电场能量密度：12ω=⋅D E e二、恒定电场分析1.位函数微分方程与边界条件位函数微分方程：20∇=φ边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂=⎪∂∂⎩nn φφφφεε12()0⋅-=e J J n 1212[]0⨯-=J J e n σσ 2. 欧姆定律与焦耳定律欧姆定律的微分形式： =J E σ 焦耳定律的微分形式： =⋅⎰E J VP dV3. 任意电阻的计算2211d d 1⋅⋅====⋅⋅⎰⎰⎰⎰E lE l J S E SSSU R G I d d σ（L R =σS ） 4.静电比拟法：G C —，σε—2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε2211d d d ⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析 2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε1. 位函数微分方程与边界条件矢量位：2∇=-A J μ12121211⨯⨯⨯A A e A A J n s μμ()=∇-∇=标量位：20m φ∇=211221∂∂==∂∂m m m m n nφφφφμμ 2. 电感定义：d d ⋅⋅===⎰⎰B S A lSlL IIIψ0=+i L L L3. 恒定磁场的能量N 个线圈：112==∑Nmj j j W I ψ连续分布：m 1d 2=⋅⎰A J V W V 磁场能量密度：m 12ω=⋅H B第四章一、边值问题的类型（1）狄利克利问题：给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ （2）纽曼问题：给定待求位函数在边界上的法向导数值()∂=∂f s nφ（3）混合问题：给定边界上的位函数及其向导数的线性组合：2112()()∂==∂f s f s nφφ （4）自然边界：lim r r φ→∞=有限值二、唯一性定理静电场的惟一性定理：在给定边界条件（边界上的电位或边界上的法向导数或导体表面电荷分布）下，空间静电场被唯一确定。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
电磁场与电磁波-知识点总结
已经将文本间距加为24磅,第18章:电磁场与电磁波一、知识网络二、重、难点知识归纳1．振荡电流和振荡电路（1）大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路。
自由感线圈和电容器组成的电路，是一种简单的振荡电路，简称LC 回路。
在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。
（2）LC 电路的振荡过程:在LC 电路中会产生振荡电流，电容器放电和充电，电路中的电流强度从小变大，再从大变小，振荡电流的变化符合正弦规律．当电容器上的带电量变小时，电路中的电流变大，当电容器上带电量变大时，电路中的电流变小(3) LC 电路中能量的转化 :a 、电磁振荡的过程是能量转化和守恒的过程．电流变大时，电场能转化为磁场能，LC 回路中电磁振荡过程中电荷、电场。
电路电流与磁场的变化规律、电场能与磁场能相互变化。
分类：阻尼振动和无阻尼振动。
振荡周期：LC T π2=。
改变L 或C 就可以改变T 。
电磁振荡 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 特点：为横波，在真空中的速度为3.0×108m/s 电磁波 电磁场与电磁波 发射接收 应用：电视、雷达。
目的：传递信息 调制：调幅和调频 发射电路：振荡器、调制器和开放电路。
原理：电磁波遇到导体会在导体中激起同频率感应电流 选台：电谐振 检波：从接收到的电磁波中“检”出需要的信号。
接收电路：接收天线、调谐电路和检波电路电流变小时，磁场能转化为电场能。
b 、电容器充电结束时，电容器的极板上的电量最多，电场能最大，磁场能最小；电容器放电结束时，电容器的极板上的电量为零，电场能最小，磁场能最大．c 、理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。
回路中电流越大时，L 中的磁场能越大。
极板上电荷量越大时，C 中电场能越大（板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大）。
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所以有
uur
ur
ur
D ( E) E
()
即
2
静电场的位函数 满足的
泊松方程。
2
上式即为在有电荷分布的区域内，或者说在有“源”的区
域内，静电场的电位函数所满足的方程，我们将这种形式
的方程称为
泊松方程。
如果场中某处有ρ=0，即在无源区域，则上式变为
2 0
我们将这种形式的方程称为
间而变化，即与时间t无关。因此 ，静态场的麦克斯韦方
程组为： uur
D
ur E 0
ur B 0
uur ur H J
电流连续性方程为：
ur r
Ñ s uDr
ds r
v
dv
Ñl Eur
d
l r
0
Ñ s uBur
d
s r
0
ur
r
Ñl H dl s J d s
r
ur r
J 0 Ñs Jd s0
由上述方程组可知，静态场与时变场最基本的区别在于静 态场的电场和磁场是彼此独立存在的，即电场只由电荷产 生，磁场只由电流产生。没有变化的磁场，也没有变化的 电场。既然如此，我们就可以分别写出静电场、恒定电场 和恒定磁场的基本方程。
1、静电场的基本方程
静电场是静止电荷或静止带电体产生的场，其基本方
程为
ur ur
B H
从以上方程可知，恒定磁场是一个旋涡场，电流是这个旋 涡场的源，磁力线是闭合的。
5.1.2 泊松方程和拉普拉斯方程
1、静电场的位函数
静电场既然是一个位场，就可以用一个标量函数
的梯度来表示它:
即
ur
E
式中的标量函数 称为
电位函数。
对于均匀、线性、各向同性的介质，ε为常数, 0
重点：
1. 静电场、恒定电场 、恒定磁场的基本方程
2. 静态场的位函数方程 3. 求解静态场位函数方程的方法所依据的理论 ： 4. 镜像对法偶、原分理离、变叠量加法原理、、格唯林一函性数定法理、
有限差分法
5.1 泊松方程和拉普拉斯方程
5.1.1 静态场中的麦克斯韦方程组
对于静态场，各场量只是空间坐标的函数，并不随时
就变成了如何求解泊松方程和拉普拉斯方程的问题。这两
个方程是二阶偏微分方程，针对具体的电磁问题，不可能
完全用数学方法求解。在介绍具体的求解方法之前，我们
要先介绍几个重要的基本原理，这些原理将成为以后求解
方程的理论依据。
5.2 对偶原理
如果描述两种物理现象的方程具有相同的数学形式， 并且有相似的边界条件或对应的边界条件，那么它们的数 学解的形式也将是相同的，这就是对偶原理。具有同样数 学形式的两个方程称为对偶性方程，在对偶性方程中，处 于同等地位的量称为对偶量。
即标量磁位函数 m
即令
uur
H m
注意：标量磁位的定义只是在无源区才能应用。
r
rr
当媒质是均匀、线性和各项同性时，由 B 0 和 B H
可得
r
H 0
uur
由于 H m
2m 0
以上所导出的三个静态场的基本方程表明：静态场可以用
位函数表示，而且位函数在有源区域均满足泊松方程，在
无源区域均满足拉普拉斯方程。因此，静态场的求解问题
rr
若一闭合路径经过电源，则：
ur
Ñl E dl eE
即电场强度 E 的线积分等于电源的电动势 eE
rr
Ñ 若闭合路径不经过电源，则：
E dl 0
l
r
Ñs J
dsr
0
这是恒定电场在无源区的基本方程积分形式，其微分形式为
ur
r
E 0
J 0
ur ur
另外：导体中的物态方程为
J E
从以上分析可知，恒定电场的无源区域也是一个位场，也
拉普拉斯方程。它
是在不存在电荷的区域内，电位函数 应满足的方程。
拉普拉斯算符 2 在不同的坐标系中有不同的表达形式：
在直角坐标系中
2 2 2 2
x2 y2 z2
在圆柱坐标系中
2
1 r
r
(r
)
r
1 r2
2 2
2
z 2
在球坐标系中
2 1 (R2 ) 1 (sin ) 1 2
R2 R R R2 sin
R2 sin2 2
2、恒定电场的位函数
ur 在无源区域，恒定电场是一个位场，即有 E 0
ur
这时同样可以引入一个标量位函数 使得 E
根据电流连续性方程
ur J
0
及物态方程
ur ur
J E
并设电导率 为一常数（对应于均匀导电媒质），则有
r
J
(
ur
E)
()
可用一个标量函数来描述。
ur
E
3、恒定磁场的基本方程
恒定电流的导体周围或内部不仅存在电场，而且存在
磁场，但这个磁场不随时间变化，是恒定磁场。假设导体
中的传导电流为I，电流密度为
ur J
,则有
ur
B 0
ur r
H J
r
Ñs Br Ñl H
dsr r
dl
0
s
r J
dsr
这是恒定磁场的基本方程。 另外：磁介质中的物态方程为
于是有
2
r A
r J
此式即为矢量磁位的泊松方程。
r
在没有电流的区域 J 0 ,
2
r A
0
所以有
此式即为矢量磁位 的拉普拉斯方程
(2) 磁场的标量位函数
在没有电流分布的区域内，恒定磁场的基本方程变为
uur
ur
H 0 B0
这样，在无源区域内，磁场也成了无旋场，具有位场的性
质，因此，象静电场一样，我们可以引入一个标量函数，
2
0
则有 2＝0
这说明，在无源区域，恒定电场的位函数满足拉普拉斯 方程。
3、恒定磁场的位函数分布
(1) 磁场的矢量位函数
恒定磁场是有旋场，即
ur
ur B
r
J
,但它却是无散场，
即 B 0
引入一个矢量磁位
r A
后，由于
ur r
B＝ A
，可得
ur
A
(
ur
A)
2
ur
A
r
J
ur
人为规定 A 0
这个规定被称为库仑规范
ur
ur r
D
urห้องสมุดไป่ตู้
E 0
Ñ s uDr
ds r
v
dv
q
Ñl E dl 0
上式表明：静电场中的旋度为0，即静电场中的电场不可 能由旋涡源产生；电荷是产生电场的通量源。
静电场是一个有源无旋场，所以静电场可用电位函数来描
述，即
ur
E
另外：电介质的物态方程为
ur ur
D E
2、恒定电场的基本方程 载有恒定电流的导体内部及其周围介质中产生的电场， 即为恒定电场。当导体中有电流时，由于导体电阻的存在， 要在导体中维持恒定电流，必须依靠外部电源提供能量， 其电源内部的电场也是恒定的。
+
A
C
-
B
恒定电流的形成 要想在导线中维持恒定电流，必须依靠非静电力将B极
板的正电荷抵抗电场力搬到A极板。这种提供非静电力将其
它形式的能量转为电能装置称为电源。 恒定电场与静电场重要区别： （1）恒定电场可以存在导体内部。 （2）恒定电场中有电场能量的损耗,要维持导体中的恒定电流， 就必须有外加电源来不断补充被损耗的电场能量。