工程电磁场培训课件

三峡大学电气与新能源学院1三峡大学电气与新能源学院1三峡大学电气与新能源学院2三峡大学电气与新能源学院2三峡大学电气与新能源学院3教育部电子信息与电气学科教学指导委员会基础课教学指导分委员会《电磁场》课程教学基本要求三峡大学电气与新能源学院3教育部电子信息与电气学科教学指导委三峡大学电气与新能源学院4三峡大学电气与新能源学院4三峡大学电气与新能源学院5电磁学三大实验定律：库仑定律，安培定律，法拉第定律。三峡大学电气与新能源学院5电磁学三大实验定律：库仑定律，安培三峡大学电气与新能源学院6麦克斯韦的贡献：位移电流假设和理论总结赫兹的贡献：位移电流假设验证，电磁波三峡大学电气与新能源学院6麦克斯韦的贡献：赫兹的贡献：三峡大学电气与新能源学院7库仑定律安培定律法拉第定律位移电流假设电磁学三大实验定律麦克斯韦电磁场方程组电磁场理论的建立库仑定律三峡大学电气与新能源学院7库仑定律安培定律法拉第定律位移电流三峡大学电气与新能源学院8电磁学与电磁场电路理论与电磁场工程电磁场面向工程的教学体系实验定律——基本原理——边值问题——数值计算场的性质——场的分布规律场源媒质工程应用基本方程微分形式三峡大学电气与新能源学院8电磁学与电磁场电路理论与电磁场工程三峡大学电气与新能源学院9电磁场电磁学电动力学电磁理论工程电磁场电磁场与电磁波三峡大学电气与新能源学院9电磁场电磁学电动力学电磁理论工程电三峡大学电气与新能源学院10电气工程及其自动化专业规范电气工程及其自动化专业认证标准学科基础课：电路理论工程电磁场模拟电子技术数字电子技术微机原理与应用计算机语言与程序设计信号分析与处理自动控制原理专业基础课：电机学电力电子技术基础电力系统基础三峡大学电气与新能源学院10电气工程及其自动化专业规范电气工三峡大学电气与新能源学院11应用背景电力系统通信系统民用军工电磁兼容生物电磁学电气工程信息工程三峡大学电气与新能源学院11应用背景电力系统通信系统民用军工三峡大学电气与新能源学院12地磁场、太阳耀斑、磁暴三峡大学电气与新能源学院12地磁场、太阳耀斑、磁暴三峡大学电气与新能源学院13雷电三峡大学电气与新能源学院13雷电三峡大学电气与新能源学院14汽轮发电机三峡大学电气与新能源学院14汽轮发电机三峡大学电气与新能源学院15水轮发电机三峡大学电气与新能源学院15水轮发电机三峡大学电气与新能源学院16变压器三峡大学电气与新能源学院16变压器三峡大学电气与新能源学院17变电站三峡大学电气与新能源学院17变电站三峡大学电气与新能源学院18雷达三峡大学电气与新能源学院18雷达三峡大学电气与新能源学院19电磁波暗室（无反射）三峡大学电气与新能源学院19电磁波暗室（无反射）三峡大学电气与新能源学院20三峡大学电气与新能源学院20三峡大学电气与新能源学院21三峡大学电气与新能源学院21三峡大学电气与新能源学院22电场脉冲模拟器三峡大学电气与新能源学院22电场脉冲模拟器三峡大学电气与新能源学院23开阔地试验三峡大学电气与新能源学院23开阔地试验三峡大学电气与新能源学院24磁悬浮分析For1cmlevitation:Drive: Current1320A Freq400kHzCoil: Radius1.0cm Wire0.89mmCopperBall: Diameter1cm Mass4.66gRef:W.Brisley&B.S.Thornton:Brit.J.Appl.Phys.,v.14,p.682,1962三峡大学电气与新能源学院24磁悬浮分析For1cmle三峡大学电气与新能源学院25MagneticForceReactionFieldLevitationForce(mN):Theory45.72Lorentz42.04MaxwellStr44.60VirtWork44.73提升力

三峡大学电气与新能源学院25MagneticForceRe三峡大学电气与新能源学院2-DMagnetostatics(2-D静磁场)

26三峡大学电气与新能源学院2-DMagnetostatics三峡大学电气与新能源学院27绝缘子电位分布图三峡大学电气与新能源学院27绝缘子电位分布图三峡大学电气与新能源学院28绝缘子电场强度分布图三峡大学电气与新能源学院28绝缘子电场强度分布图三峡大学电气与新能源学院29三峡大学电气与新能源学院29三峡大学电气与新能源学院30P30

状态1—边界元结果状态1—有限元结果±800kV换流阀屏蔽罩表面电场计算有限元比边界元结果大4%左右三峡大学电气与新能源学院30P30状态1—边界元结果状三峡大学电气与新能源学院31波导电磁场场分布三峡大学电气与新能源学院31波导电磁场场分布三峡大学电气与新能源学院32三峡大学电气与新能源学院32三峡大学电气与新能源学院33三峡大学电气与新能源学院33三峡大学电气与新能源学院34三峡大学电气与新能源学院34三峡大学电气与新能源学院35表4时变电场和磁场的公众暴露导出限值(rms值)频率范围电场强度E(V/m)磁场强度H(A/m)磁感应强度B(μT)<1Hz－700090001Hz-8Hz80007000/f29000/f28Hz-25Hz8000900/f1100/f0.025kHz-0.8kHz200/f0.9/f1.1/f0.8kHz-3kHz200/f1.131.43kHz-150kHz671.131.40.15MHz-1MHz670.17/f0.21/f1MHz-23MHz67/f1/20.17/f1/20.21/f1/223MHz-2500MHz140.0360.0442.5GHz-10GHz9.85f1/20.026f1/20.028f1/210GHz-300GHz280.0730.088三峡大学电气与新能源学院35表4时变电场和磁场的公众暴露导三峡大学电气与新能源学院36三峡大学电气与新能源学院36三峡大学电气与新能源学院37基本原理：静电场的基本原理恒定电场的基本原理恒定磁场的基本原理时变电磁场的基本原理分析计算方法：镜像法、分离变量有限元法数学工具：矢量分析与场论专题讨论：电磁场的能量电磁波电路参数计算电磁场的工程应用实验：仿真实验实物实验三峡大学电气与新能源学院37基本原理：分析计算方法：数学工具三峡大学电气与新能源学院38三峡大学电气与新能源学院38三峡大学电气与新能源学院391、认真听课，积极答问。2、死记硬背，毫无意义。3、梳理思路，总结经验。4、开阔眼界，扩展知识。5、适量练习，熟练掌握。6、重视数学，终身受益。考试形式：闭卷三峡大学电气与新能源学院391、认真听课，积极答问。考试形式三峡大学电气与新能源学院40三峡大学电气与新能源学院40三峡大学电气与新能源学院41王泽忠、全玉生、卢斌先编著《工程电磁场》三峡大学电气与新能源学院41王泽忠、全玉生、卢斌先编著《工程三峡大学电气与新能源学院42冯慈璋、马西奎主编《工程电磁场导论》三峡大学电气与新能源学院42冯慈璋、马西奎主编《工程电磁场导三峡大学电气与新能源学院43马信山、张济世、王萍编著《电磁场基础》三峡大学电气与新能源学院43马信山、张济世、王萍编著《电磁场三峡大学电气与新能源学院44倪光正主编《工程电磁场原理》三峡大学电气与新能源学院44倪光正主编《工程电磁场原理》三峡大学电气与新能源学院45雷银照《电磁场》三峡大学电气与新能源学院45雷银照《电磁场》三峡大学电气与新能源学院46三峡大学电气与新能源学院46三峡大学电气与新能源学院47三峡大学电气与新能源学院47三峡大学电气与新能源学院48刘鹏程主编《工程电磁场简明手册》三峡大学电气与新能源学院48刘鹏程主编《工程电磁场简明手册》三峡大学电气与新能源学院49第1章矢量分析与场论基础

1.1矢量分析公式

1.2场的基本概念与可视化

1.3标量场的方向导数和梯度

1.4矢量场的通量和散度

1.5矢量场的环量和旋度

1.6哈米尔顿算子

1.7常用坐标系中的有关公式第2章静电场的基本原理

2.1库仑定律与电场强度

2.2电位与静电场的环路定理

2.3高斯通量定理

2.4电偶极子

2.5导体和电介质

2.6电位移矢量

2.7静电场的基本方程与分界面衔接条件

2.8静电场的边值问题第3章恒定电场的基本原理

3.1电流与电流密度

3.2恒定电场的基本方程

3.3导电媒质分界面衔接条件

3.4恒定电流场的边值问题第4章恒定磁场的基本原理

4.1安培定律与磁感应强度

4.2矢量磁位与磁通连续性定理

4.3安培环路定理

4.4磁偶极子

4.5磁媒质

4.6磁场强度

4.7恒定磁场的基本方程与分界面衔接条件

4.8恒定磁场的边值问题第5章时变电磁场的基本原理

5.1法拉第电磁感应定律

5.2全电流定律

5.3电磁场的基本方程组

5.4动态位

5.5达朗贝尔方程的解

5.6辐射

5.7准静态电磁场的边值问题第6章电磁场边值问题的解析方法

6.1一维泊松方程的解析积分解法

6.2拉普拉斯方程的分离变量法

6.3静电场的镜像法

6.4静电场的电轴法

6.5恒定磁场的镜像法第7章电磁场边值问题的数值方法

7.1加权余量原理

7.2插值法构造近似函数

7.3二维泊松方程的有限元法

7.4边界元法第8章电磁场的能量和力

8.1静电场的能量

8.2恒定电场的能量

8.3恒定磁场的能量

8.4时变电磁场的能量

8.5电磁力与虚位移法第9章平面电磁波

9.1理想介质中的均匀平面波

9.2电磁波的极化

9.3导电媒质中的均匀平面波

9.4垂直入射平面电磁波的反射与透射

9.5导体中的涡流集肤效应和电磁屏蔽第10章电路参数的计算原理

10.1电容的计算原理

10.2电导与电阻的计算原理

10.3电感的计算原理

10.4交流阻抗参数的计算原理第11章电气工程中的电磁场问题

11.1变压器的磁场

11.2电机的磁场

11.3绝缘子的电场

11.4三相架空输电线路工频电磁环境

11.5三相架空输电线电容参数计算

11.6三相架空输电线电感参数计算三峡大学电气与新能源学院49第1章矢量分析与场论基础第5演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！三峡大学电气与新能源学院51三峡大学电气与新能源学院1三峡大学电气与新能源学院52三峡大学电气与新能源学院2三峡大学电气与新能源学院53教育部电子信息与电气学科教学指导委员会基础课教学指导分委员会《电磁场》课程教学基本要求三峡大学电气与新能源学院3教育部电子信息与电气学科教学指导委三峡大学电气与新能源学院54三峡大学电气与新能源学院4三峡大学电气与新能源学院55电磁学三大实验定律：库仑定律，安培定律，法拉第定律。三峡大学电气与新能源学院5电磁学三大实验定律：库仑定律，安培三峡大学电气与新能源学院56麦克斯韦的贡献：位移电流假设和理论总结赫兹的贡献：位移电流假设验证，电磁波三峡大学电气与新能源学院6麦克斯韦的贡献：赫兹的贡献：三峡大学电气与新能源学院57库仑定律安培定律法拉第定律位移电流假设电磁学三大实验定律麦克斯韦电磁场方程组电磁场理论的建立库仑定律三峡大学电气与新能源学院7库仑定律安培定律法拉第定律位移电流三峡大学电气与新能源学院58电磁学与电磁场电路理论与电磁场工程电磁场面向工程的教学体系实验定律——基本原理——边值问题——数值计算场的性质——场的分布规律场源媒质工程应用基本方程微分形式三峡大学电气与新能源学院8电磁学与电磁场电路理论与电磁场工程三峡大学电气与新能源学院59电磁场电磁学电动力学电磁理论工程电磁场电磁场与电磁波三峡大学电气与新能源学院9电磁场电磁学电动力学电磁理论工程电三峡大学电气与新能源学院60电气工程及其自动化专业规范电气工程及其自动化专业认证标准学科基础课：电路理论工程电磁场模拟电子技术数字电子技术微机原理与应用计算机语言与程序设计信号分析与处理自动控制原理专业基础课：电机学电力电子技术基础电力系统基础三峡大学电气与新能源学院10电气工程及其自动化专业规范电气工三峡大学电气与新能源学院61应用背景电力系统通信系统民用军工电磁兼容生物电磁学电气工程信息工程三峡大学电气与新能源学院11应用背景电力系统通信系统民用军工三峡大学电气与新能源学院62地磁场、太阳耀斑、磁暴三峡大学电气与新能源学院12地磁场、太阳耀斑、磁暴三峡大学电气与新能源学院63雷电三峡大学电气与新能源学院13雷电三峡大学电气与新能源学院64汽轮发电机三峡大学电气与新能源学院14汽轮发电机三峡大学电气与新能源学院65水轮发电机三峡大学电气与新能源学院15水轮发电机三峡大学电气与新能源学院66变压器三峡大学电气与新能源学院16变压器三峡大学电气与新能源学院67变电站三峡大学电气与新能源学院17变电站三峡大学电气与新能源学院68雷达三峡大学电气与新能源学院18雷达三峡大学电气与新能源学院69电磁波暗室（无反射）三峡大学电气与新能源学院19电磁波暗室（无反射）三峡大学电气与新能源学院70三峡大学电气与新能源学院20三峡大学电气与新能源学院71三峡大学电气与新能源学院21三峡大学电气与新能源学院72电场脉冲模拟器三峡大学电气与新能源学院22电场脉冲模拟器三峡大学电气与新能源学院73开阔地试验三峡大学电气与新能源学院23开阔地试验三峡大学电气与新能源学院74磁悬浮分析For1cmlevitation:Drive: Current1320A Freq400kHzCoil: Radius1.0cm Wire0.89mmCopperBall: Diameter1cm Mass4.66gRef:W.Brisley&B.S.Thornton:Brit.J.Appl.Phys.,v.14,p.682,1962三峡大学电气与新能源学院24磁悬浮分析For1cmle三峡大学电气与新能源学院75MagneticForceReactionFieldLevitationForce(mN):Theory45.72Lorentz42.04MaxwellStr44.60VirtWork44.73提升力

三峡大学电气与新能源学院25MagneticForceRe三峡大学电气与新能源学院2-DMagnetostatics(2-D静磁场)

76三峡大学电气与新能源学院2-DMagnetostatics三峡大学电气与新能源学院77绝缘子电位分布图三峡大学电气与新能源学院27绝缘子电位分布图三峡大学电气与新能源学院78绝缘子电场强度分布图三峡大学电气与新能源学院28绝缘子电场强度分布图三峡大学电气与新能源学院79三峡大学电气与新能源学院29三峡大学电气与新能源学院80P80

状态1—边界元结果状态1—有限元结果±800kV换流阀屏蔽罩表面电场计算有限元比边界元结果大4%左右三峡大学电气与新能源学院30P30状态1—边界元结果状三峡大学电气与新能源学院81波导电磁场场分布三峡大学电气与新能源学院31波导电磁场场分布三峡大学电气与新能源学院82三峡大学电气与新能源学院32三峡大学电气与新能源学院83三峡大学电气与新能源学院33三峡大学电气与新能源学院84三峡大学电气与新能源学院34三峡大学电气与新能源学院85表4时变电场和磁场的公众暴露导出限值(rms值)频率范围电场强度E(V/m)磁场强度H(A/m)磁感应强度B(μT)<1Hz－700090001Hz-8Hz80007000/f29000/f28Hz-25Hz8000900/f1100/f0.025kHz-0.8kHz200/f0.9/f1.1/f0.8kHz-3kHz200/f1.131.43kHz-150kHz671.131.40.15MHz-1MHz670.17/f0.21/f1MHz-23MHz67/f1/20.17/f1/20.21/f1/223MHz-2500MHz140.0360.0442.5GHz-10GHz9.85f1/20.026f1/20.028f1/210GHz-300GHz280.0730.088三峡大学电气与新能源学院35表4时变电场和磁场的公众暴露导三峡大学电气与新能源学院86三峡大学电气与新能源学院36三峡大学电气与新能源学院87基本原理：静电场的基本原理恒定电场的基本原理恒定磁场的基本原理时变电磁场的基本原理分析计算方法：镜像法、分离变量有限元法数学工具：矢量分析与场论专题讨论：电磁场的能量电磁波电路参数计算电磁场的工程应用实验：仿真实验实物实验三峡大学电气与新能源学院37基本原理：分析计算方法：数学工具三峡大学电气与新能源学院88三峡大学电气与新能源学院38三峡大学电气与新能源学院891、认真听课，积极答问。2、死记硬背，毫无意义。3、梳理思路，总结经验。4、开阔眼界，扩展知识。5、适量练习，熟练掌握。6、重视数学，终身受益。考试形式：闭卷三峡大学电气与新能源学院391、认真听课，积极答问。考试形式三峡大学电气与新能源学院90三峡大学电气与新能源学院40三峡大学电气与新能源学院91王泽忠、全玉生、卢斌先编著《工程电磁场》三峡大学电气与新能源学院41王泽忠、全玉生、卢斌先编著《工程三峡大学电气与新能源学院92冯慈璋、马西奎主编《工程电磁场导论》三峡大学电气与新能源学院42冯慈璋、马西奎主编《工程电磁场导三峡大学电气与新能源学院93马信山、张济世、王萍编著《电磁场基础》三峡大学电气与新能源学院43马信山、张济世、王萍编著《电磁场三峡大学电气与新能源学院94倪光正主编《工程电磁场原理》三峡大学电气与新能源学院44倪光正主编《工程电磁场原理》三峡大学电气与新能源学院95雷银照《电磁场》三峡大学电气与新能源学院45雷银照《电磁场》三峡大学电气与新能源学院96三峡大学电气与新能源学院46三峡大学电气与新能源学院97三峡大学电气与新能源学院47三峡大学电气与新能源学院98刘鹏程主编《工程电磁场简明手册》三峡大学电气与新能源学院48刘鹏程主编《工程电磁场简明手册》三峡大学电气与新能源学院99第1章矢量分析与场论基础

1.1矢量分析公式

1.2场的基本概念与可视化

1.3标量场的方向导数和梯度

1.4矢量场的通量和散度

1.5矢量场的环量和旋度

1.6哈米尔顿算子

1.7常用坐标系中的有关公式第2章静电场的基本原理

2.1库仑定律与电场强度

2.2电位与静电场的环路定理

2.3高斯通量定理

2.4电偶极子

2.5导体和电介质

2.6电位移矢量

2.7静电场的基本方程与分界面衔接条件

2.8静电场的边值问题第3章恒定电场的基本原理

3.1电流与电流密度

3.2恒定电场的基本方程

3.3导电媒质分界面衔接条件

3.4恒定电流场的边