电磁场与电磁波谢处方版教案解读
谢处方版《电磁场与电磁波》第1章

谢处方等编著
高教出版社
引言 电磁模型 一、基础知识 电磁学是研究静止或运动电荷作用效应的。
电荷有正、负电荷。电场是由正或负电荷产生的。 而运动电荷形成电流,它产生磁场。 建立在理想模型上的理论需要三个基本步骤:
第一,与研究项目有关的一些基本量的定义;第二, 规定这些基本量的运算规则;第三,一些基本关系 的假定。
向 、 和z增加的方向,且满足右旋关系
a a az a az a a z a a 8
矢量A和B的圆柱坐标分量及其代数运算
A a A a A a z Az a B a B a B a z Bz b A B a ( A B ) a ( A B ) a z ( Az Bz 20 A B a A a A a z Az a B a B a z Bz A B A B Az Bz 21 A B a A a A a z Az a B a B a z Bz a ( A Bz Az B ) a ( Az B A Bz ) a z ( A B A B a a a z A A Az B B Bz 22
图1.2 矢量加法
矢量加法服从交换律和结合律 A B = B A
(1.2) (1.3 )
( A B) + C = A ( B C )
图1.3表示借助于矢量加法可以实现矢量减法
A ( B) = A B
(1.4)
图1.3 矢量减法
2.矢量乘法 图1.4表示矢量A和B的点积(或标积)为两个矢量相互 投影之值
2、电荷守恒定律: 电荷体密度
电磁场与电磁波[第四版]课后答案谢处方第二章习题
![电磁场与电磁波[第四版]课后答案谢处方第二章习题](https://img.taocdn.com/s3/m/af16e016f11dc281e53a580216fc700aba685247.png)
描述电场中某点电荷所具有的势 能,其值等于单位正电荷从该点 移动到参考点时所做的功。
电介质与电位移矢量
电介质
指能够被电场极化的物质,其内部存 在大量的束缚电荷。
电位移矢量
描述电场中某点的电场强度和电介质 极化效应的矢量,其值等于电场强度 和极化强度矢量的矢量和。
高斯定理与泊松方程
高斯定理
在静电场中,穿过任意闭合曲面的电 场强度通量等于该闭合曲面内所包围 的电荷量。
填空题答案及解析
答案
麦克斯韦方程组
解析
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程,其中包括了 变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场两个重要的 结论。因此,填空题2的答案是麦克斯韦方程组。
计算题答案及解析
答案:见解析
解析:根据电磁场理论,电场和磁场是相互依存的,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。在 计算题1中,需要利用法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组进行计算和分析。具体计算过程和结果 见解析部分。
泊松方程
描述静电场中某点的电位与电荷分布 的关系,其解为该点的电位分布。
03
恒定磁场
磁场强度与磁感应强度
磁场强度
描述磁场强弱的物理量,与电流、导线的环绕方向相关。
磁感应强度
描述磁场对放入其中的导体的作用力的物理量,与磁场强度和导体在磁场中的放置方式 相关。
Hale Waihona Puke 安培环路定律与磁通连续性原理
安培环路定律
偏振是指电磁波的振动方向与传播方向之间的关系,可以分为横波和纵波两种类 型。在时变电磁场中,电磁波通常是横波,其电场矢量和磁场矢量都与传播方向 垂直。
05
习题答案及解析
选择题答案及解析
选择题1答案及解析
电磁场与电磁波教案

教师备课教案本
(理论课程)
系别:电子工程系
课程名称:电磁场与电磁波
教师姓名:刘咏梅
授课时间:2010-2011学年第一学期
电子科技大学中山学院
教师授课计划*
1、教师首次授课时应将本计划告知学生;
2、理论课程教案一般以2节课或3节课为一个单元编写,“授课总次数”即单元总数。
填表日期:2011年02 月28 日
教案
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
*“教学后记”是授课完毕之后,教师对授课准备情况、授课过程及授课效果的回顾与总结,因此,教师应及时手写补充完整本部分内容。
电磁场和电磁波[第四版]课后问题详解及解析汇报__谢处方,共138页
![电磁场和电磁波[第四版]课后问题详解及解析汇报__谢处方,共138页](https://img.taocdn.com/s3/m/292aeb134b35eefdc9d33334.png)
电磁场与电磁波(第四版)课后答案第一章习题解答1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下: 23x y z =+-A e e e4y z =-+B e e 52x z =-C e e求:(1)A a ;(2)-A B ;(3)A B ;(4)AB θ;(5)A 在B 上的分量;(6)⨯A C ;(7)()⨯A B C 和()⨯A B C ;(8)()⨯⨯A B C 和()⨯⨯A BC 。
解 (1)23A x y z+-===e e e A a e e e A (2)-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e(3)=A B (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e -11 (4)由c o sAB θ=111238=A B AB ,得 1cos AB θ-=(135.5= (5)A 在B 上的分量 B A=A cos AB θ==A B B (6)⨯=A C 123502xyz-=-e e e 41310x y z ---e e e (7)由于⨯=B C 041502xyz-=-e e e 8520x y z ++e e e⨯=A B 123041xyz-=-e e e 1014x y z ---e e e所以 ()⨯=A B C (23)x y z +-e e e (8520)42x y z ++=-e e e ()⨯=A B C (1014)x y z ---e e e (52)42x z -=-e e(8)()⨯⨯=A B C 1014502xyz---=-e e e 2405x y z -+e e e()⨯⨯=A B C 1238520x y z -=e e e 554411x y z --e e e1.2 三角形的三个顶点为1(0,1,2)P -、2(4,1,3)P -和3(6,2,5)P 。
(1)判断123PP P ∆是否为一直角三角形; (2)求三角形的面积。
电磁场与电磁波 谢处方课件_1

A A(ex cos e y cos ez cos )
e A ex cos e y cos ez cos
x
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
5
2. 矢量的代数运算 (1)矢量的加减法
B
A B
两矢量的加减在几何上是以这两矢量为
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
y
ey
13
4、坐标单位矢量之间的关系 直角坐标与 圆柱坐标系
e
ex
ez
e
ey
e
ex
e ez
er
cos sin
sin cos
0
e
0
e
0 0 1
ez
o
单位圆
x
直角坐标系与柱坐标系之间 坐标单位矢量的关系
3
1. 标量和矢量 标量:一个只用大小描述的物理量。 矢量:一个既有大小又有方向特性的物理量,常用黑体字 母或带箭头的字母表示。
矢量的几何表示:一个矢量可用一条有方向的线段来表示
A 矢量的代数表示: e A A e A A A 矢量的大小或模: A A 矢量的单位矢量: e A A
A B B A ——矢量的标积符合交换律 AB
B
A
矢量 A与 B 的夹角
A B 0
A // B
A B AB
e x e y e y ez e z e x 0
ex ex e y e y e z ez 1
作以比较,得出相应结论。 解 (1)由梯度计算公式,可求得P点的梯度为
第二章 电磁场的基本规律 电磁场与电磁波 课件 谢处方

电磁场与电磁波
第2章
电磁场的基本规律
3
2.1 电荷守恒定律
电磁场物理模型中的基本物理量可分为源量和场量两大类。
源量为电荷q ( r,t )和电流 I ( r,t ),分别用来描述产生电 磁效应的两类场源。电荷是产生电场的源,电流是产生磁场的源。
电荷
(运动)
电流
电场
磁场
本节讨论的内容:电荷模型、电流模型、电荷守恒定律
电荷守恒定律是电磁现象中的基本定律之一。 电流连续性方程 dq d 积分形式 J dS S dt dt 微分形式 J t 恒定电流的连续性方程
流出闭曲面S的电流 等于体积V内单位时 间所减少的电荷量
V
dV
0 t
恒定电流是无源场,电 流线是连续的闭合曲线, 既无起点也无终点
J 0、 SJ dS 0
王喜昌教授编写
电磁场与电磁波
第2章
电磁场的基本规律
14
2.2 真空中静电场的基本规律 静电场:由静止电荷产生的电场 重要特征:对位于电场中的电荷有电场力作用 2.2.1. 库仑定律 电场强度 1. 库仑(Coulomb)定律(1785年) 真空中静止点电荷 q1 对 q2 的作用力:
R M E r y
如果电荷是连续分布呢?
王喜昌教授编写
x
电磁场与电磁波
第2章
电磁场的基本规律
17
体密度为 (r ) 的体分布电荷产生的电场强度
(ri)Vi Ri E (r ) 4 0 Ri3 i 1 1 (r )R V R3 dV 4 0
t 0
电流 —— 电荷的定向运动而形成,用i 表示,其大小定义为:
电磁场与电磁波第四版课后答案 谢处方 第二章习题 2

0 By 0
ez
1
0
x
0.8
cos
3.77 102 t 1.26 106 x
ez 0.802sin 3.77 102 t 1.26106 x A / m2
Jd 0.802 A / m2
(3)由
D r0E 50 ex 0.9106 cos 3.77 102t 2.81106 z ex 58.851012 0.9106 cos 3.77 102t 2.81106 z
电流。
解:(1)由
E
0
H t
在圆柱坐标系中有
a)2
y2
z2
3/ 2
0
解之:y 0 , z 0 时,由2式或3式代入1式,得a=0,无解;
当 y 0 , z 0 时,代入1式,得:
(x a)(x a)3 2(x a)(x a)3
即 (x a)2 2(x a)2 故空间有 x 3 2 2 a x 3 2 2 a 不合题意,故解为 x 3 2 2 a
4Ar)
在 r a 区域:
1 r2
r
r2 (a5
Aa4 ) / r2
0
2.21下面的矢量函数中哪些可能是磁场?如果是,求其源变量 J
(1)H ˆa , B 0 H (圆柱坐标)
(2)H ex (ay) eyax , B 0 H
(3)H exax eyay ,B 0 H (4)H ear , B 0 H
b c d rr
bc b
[理学]第四章 时变电磁场 电磁场与电磁波 课件 谢处方_OK
![[理学]第四章 时变电磁场 电磁场与电磁波 课件 谢处方_OK](https://img.taocdn.com/s3/m/3ed10b18e009581b6ad9eb8c.png)
0 2 2a3
a2
RI 2
式中
R
1
a2
是单位长度内导体的电阻。由此可见,进入内导
体中功率等于这段导体的焦耳损耗功率。
以上分析表明电磁能量是由电磁场传输的,导体仅起着定向 引导电磁能流的作用。当导体的电导率为有限值时,进入导体中 的功率全部被导体所吸收,成为导体中的焦耳热损耗功率。 27
王喜昌教授编写
惟一性定理指出了获得惟一解所必须满足的条件,为电磁场 问题的求解提供了理论依据,具有非常重要的意义和广泛的 应用。
31
王喜昌教授编写
电磁场与电磁波
4. 5 时谐电磁场
时谐电磁场的复数表示 复矢量的麦克斯韦方程 复电容率和复磁导率 亥姆霍兹方程 时谐场的位函数 平均能流密度矢量
32
王喜昌教授编写
电磁场与电磁波
王喜昌教授编写
电磁场与电磁波
电磁能量在内外导体之间的介质中沿轴方向流动, 即由电源向负载,如图所示。
同轴线中的电场、磁场和坡印廷矢量 (理想导体情况)
穿过任意横截面的功率为
P
S
S
ezdS
b
UI
2d UI
a 2 2 ln(b a)
24
王喜昌教授编写
电磁场与电磁波
(2)当导体的电导率σ为有限值时,导体内
微分形式:
(E
H
)
(1
ED
1
H B) E J
t 2
2
积分形式 : d 1 1
S (E H ) dS dt V (2 E D 2 H B) dV V E J dV
其中:d
(
1
E
D
1
H
B)
dV
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
教案
课程: 电磁场与电磁波
内容: 第4章标量位与矢量位
课时:2学时
武汉理工大学信息工程学院
教师:刘岚
、理解洛伦兹规范的定义和概念。
理纳德—威切特位函数的定义和概念。
B =()B A ∇⋅=∇⋅∇⨯=于是我们就得到了一个关于磁场B 的位函数。
因为B 的位函数。
尽管我们很容易就找到A ,但它却是一个无任何约束的任意矢量。
梯度的旋度恒等于零” 所具有的含义与应用。
更一般地,如果Ω是一个矢量函数并且
∇⨯Ω=的唯一方法是令
=-∂∂
/
E A
是一个尚无任何约束的标量函数。
在非时变(静态)情况下
0,方程变为
E=-∇Φ
于是对Φ的微分即可得到
-∇Φ来求静态场。
多媒体课件展示:4.3
t∂-∇Φ
∇⋅=和∇⨯
B
些结果代入到余下的麦克斯韦方程中去,可得
2
显然,这个方程中有类似于物理学中所定义的波动方程的部分,比如
∂Φ
2
∂
1A
的三维波动方程,这个方程也被称为达朗贝尔方程,们选定
它是目前我们对于2
2
1-=∂Φ
∂t
c 和B 。
2A A J t μεμμε∂-=-+∂ε
已被定义为——在静电场中-∇Φ给定了电场E 。
p
dV r r -这样就得到了静态场中的解,将这个结果扩展到运动电荷的分布场中,为时间和位置的函数。
'
/p
'
/p '
/p r r c -
'(1||
r dV r r ρ-''||/)
|
p r r c dV r r ---是延迟时间,积分是在延迟体积ρ关系。
根据这个关系我们可以写出对应的'||
p dV r r -J 是在延迟位置')时的值,积分是在延迟体积'
/p '/p 是我们又可将随时间变化的位函数
()/]
v t n c ''-⋅
()'[1/]R v t n c ''-⋅
本章要点
此时的A 为任意矢量;
洛伦兹规范约束了矢量 A ∇⋅A
t
∂=-
-∇Φ∂在电流作为场源的激励之下,矢量位2J
c ε=- 在电荷作为场源的激励之下,标量位所满足的三维波动方程为
和电场E ,这是求解电场和磁场的一种途径和方法,这种途径和方法往往要比直接求解磁场求解,则由于位函数度在扰动传播的,所以场量在时间上将会与激励之间出现一定的延迟,'/p 时刻的电流或电荷产生的,也就是说,在空间某点并不
会立刻感受到波源的影响,而是要滞后一段时间'
/p '
(,)||
r t dV r r Φ=
-''|/)
||
p r r c dV r r ---、相对于运动点电荷的标量位和矢量位
11 ()/]v t n c ''-⋅ ()'[1/]R v t n c ''-⋅ 理纳德—威切特位函数。
理纳德—威切特位函数表达了什么概念?。