电磁场与电磁波期末复习知识点归纳ppt课件

1、.场、第一章向量分析、向量场：发散和旋转说明、标量场：倾斜说明、场、时变场：根据t变化、静态场(稳态场):不随t变化、单位向量：模式1的向量、坐标，1.1向量代数，向量的乘法，1，向量的点相乘(点积或标量积或内部积)，2，向量的乘积(叉或向量积或外部积)，正交坐标系中两个矢量的点积，正交坐标系中两个矢量的叉积，正交坐标系中两个矢量的叉积、圆柱和球形坐标的公式可以理解：如果在圆柱坐标系中体积微元素： dV=(d)(d)(dz)=d dz分析问题中存在圆柱对称，则可以表示为：dV=2ddz，球面坐标系的体积微元素：dv=(r sind) (rd) (dr)=r 2 sind rdd，如果解析问题具

2、有球面对称，则为：dV=4r2dr，标量场的等值面方程，标量场的斜率，哈密顿运算符：矢量微分运算符(Hamilton，nabla，del)，向量场的发散计算公式：向量场的旋转，渐变操作的基本公式，方差的基本公式：剔除运算的基本公式：剔除梯度的剔除总是等于零旋转。0、亥姆霍兹定理：指定向量场的发散、剔除和边界条件时，向量场是唯一确定的。向量场的研究从发散和旋转开始。根据亥姆霍兹定理，向量场可以由发散、旋转和边界条件唯一地确定。佐原健二电磁场的基本定律，电荷q和电荷密度电流I和电流密度(电流密度矢量)j，真空中静电场的基本定律：静电场是有分布的或无旋转的场。真空中恒定磁场的基本定律：恒定磁场是有旋

3、转或色散的，安培环路定理，磁通连续性原理，2.4.1，理解电介质的偏振电位计矢量、介质极化和磁介质的磁化：极化电荷，极化表面电荷，位移电流与传导电流的区别：1，位移电流由变化的电场产生，位移电流密度矢量与电场的关系是：而传导电流由电荷的方向运动形成。2，所以传导电流只能存在于导体中，位移电流可以存在于真空、导体、电介质中。3、传导电流通过导体时，会发生焦耳热，但不会发生位移电流。积分形式，微分形式，全电流定律，电磁刘涛定律，磁通连续性原理，高斯定律，麦克斯韦方程的数学表达式，麦克斯韦方程的辅助方程(结构方程)，麦克斯韦方程的物理意义揭示了场量与场源的关系；反映电场和磁场之间的连接。1，电荷是电

4、场的发散源。电荷产生的电场是色散。电力线从正电荷开始，到负电荷结束。2，磁场中没有发散圆。磁场不散。磁力线是没有头也没有尾的封闭。磁通连续性原理表明了时变场中非磁性电荷的存在。3，变化磁场是涡流电场的涡源。与电荷产生的无旋转电场不同，涡流电场有旋转场，其电力线是无头无尾的闭合曲线，与磁力线和链条相交。4，传导电流和变化的电场是磁场的涡流源。磁场有旋转场，磁力线是闭合曲线，我与电流线相交链。电磁场的边界条件摘要，一般为1，场强的切线分量连续，2，磁性刘涛强度的垂直分量连续；3，电位差矢量法向分量的突变量等于边界电荷表面密度，4，磁场强度的切向分量的突变量等于边界电流面密度。在特殊情况下电磁场的边

5、界条件概要，1，理想导体表面的边界条件，2，理想介质表面的边界条件，第三章静态电磁场及其边值问题的解决方案，了解导体系统的电容和导体电路的磁感应，唯一性定理可以证明泊松方程或拉普拉斯平方的每个边界条件类型的解是唯一的。这就是关于边值问题的唯一性定理，唯一性定理的意义：间接解边值问题的理论基础。解决错位问题的镜象法的理论基础是“唯一性定理”。点电荷对无限接地导体平面的镜像，点电荷对接地导体球体的镜像。第四章时变电磁场，也称为能量流密度矢量，倾斜矢量表示能量流动的方向，大小表示单位时间内与电磁波传播方向垂直的单位面积电磁能量。这也称为潮流密度或电磁能量流密度，s的方向表示波传播的方向和电磁能量流的

6、方向。拔模矢量定义表达式：拔模矢量的物理含义：W/m2，时间谐波电磁场：在特定角度频率时不时改变正弦或馀弦的变化的电磁场或正弦电磁场。瞬时矢量与复杂矢量的关系是：my方程的复数，瞬时表达式和复数表达式的转换，移植向量的三种形式，平均移植向量：瞬时管接头向量：第五章在无限空间中均匀平面波的传播，均匀平面波：共相位面平面，在共相位面上矢量的大小、方向等相同。均匀平面波：电磁波的场矢量仅沿传播方向变化，在垂直于波传播方向的无限平面上，场强e和磁场强度h的方向、振幅和相位都表示恒定波。请注意无限理想介质的均匀平面波、周期：频率：波长、波数(2内包含的波长数)、相位速度、自由空间中电磁波的速度、电磁波的

7、相位速度有时会超过光速。因此，相位速度不一定表示能量传播速度。定义组速度：包络波中恒定相位点的推进速度。均匀平面波在理想介质中的传播特性是电场与磁场的振幅不变(不衰减)的因子不同，eh；电场和磁场在空间中徐璐垂直，与传播方向垂直。e、h、en(波的传播方向)是右手螺旋关系，是横波。波阻抗是实数，电场，磁场是相位，即时空变化关系相同；电磁波的相位速度与频率无关(无色散)；电场能量密度等于磁场能量密度。能量的传输速度等于相速度。在所有方向的en方向上传播的均匀平面波将波矢量k:的大小定义为k，方向为波的传播方向en，波的传播方向en ek，电磁波的极化，偏振的定义在空间的任意点上场强e的大小和方向

8、都可以随时间变化，这种现象称为电磁波的极化。电磁波的极化有三种类型：线极化、圆极化和椭圆偏振。直极化：Ex和Ey的相位相同或不同时的直极化，Ex和Ey振幅相同时的相位差为90或270。庭院用偏振波。对圆极化：右圆极化和左、右圆极化波的判断是拇指指向电磁波的传播方向，其馀四个手指从e的相位前导组件所在轴的正方向向相位延迟组件所在轴的正方向移动，与左螺旋规则一致的是左圆极化，与右螺旋规则一致的是右圆极化。椭圆极化：如果Ex和Ey的振幅和相位不符合直线极化和圆极化的条件，则为椭圆偏振，调幅广播信号通常使用垂直偏振波，天线垂直于地面。电视信号、FM无线电信号通常使用水平极化波，天线与大地平行，因此电视

9、接收天线应调整到与大地平行的位置。电磁波偏振光的工程应用，圆极化天线只能接收与自身旋转方向相同的圆极化波，线性偏振波可以分解为始终由固定圆极化天线接收的两个旋转相反的圆极化波。线偏振波总是可以分解为两个空间徐璐正交的线偏振波，其中一个可以由线偏振天线接收。因此，在导弹和地面控制中心之间通信等双方有移动的情况下，如果有圆极化天线，就可以确保信号平稳。如果双方是载波天线，则可能发生相对位置变化引起的不一致现象。电磁波的极化特性得到了非常广泛的实际应用。例如，由于圆形偏振波通过雨时吸收率小，所以全天候雷达需要圆形偏振波。为了在无线通信中有效地接收电磁波的能量，接收天线的偏振特性必须与接收电磁波的偏振

10、特性相匹配。在移动卫星通信和卫星导航定位系统中，卫星姿态随时变化，因此必须使用圆极化电磁波。均匀平面波在导电介质中的传播特性：将传播方向设定为z方向，相移常数，衰减常数相同的行波表达式为：衰减行波的表达式与，频率相关，这种现象称为色散效应。导电介质也称为分散介质。均匀平面波在导电介质中的传播特性P207，场强e，磁场强度h垂直于波的传播方向的横向电磁波(TEM波)；介质的固有阻抗为复数c，电场与磁场不同的相位，磁场落后于电场角度；波传播过程中电场和磁场的振幅呈指数衰减；波传播速度(相位)不仅与介质参数相关，而且与频率(分布)相关。平均磁场能量密度大于平均场强密度。P207 (5.3.17)、(

11、5.3.18)、介质的导电强度由决定，称为(1)弱导电介质，介质参数满足的弱导电介质，(2)强导电介质，介质参数满足的强导电介质。这表示电场强度不同于磁场强度，大幅度导致电磁波无法进入好的导体深处，只能存在于该表面附近，因此，为了说明好的导体中平面波的衰减程度，通常将场强振幅1/e的深度称为皮肤深度，这意味着皮肤深度与频率f和电导率成反比。第六章均匀平面波的反射和传输，电波在传播过程中遇到这个边界时，能量的一部分通过边界形成透射波；能量的其他部分在边界上形成反射波，边界上平面波的反射和透射规律与介质特性和边界形状有关。本教材只讨论了无限平面边界上平面波的反射和透射特性。讨论了垂直入射到平面边界

12、上平面波的正投影，然后讨论了平面波以任意角度斜入平面边界的情况。无限交叉接口、入射波、反射波、折射波(透射波)、垂直入射到6.1.2或更高导体平面。这是因为电磁波不能穿透理想的导体，到达分割界面后会反射。垂直入射到6.1.2以上导体平面，入射波电场和磁场分别为：反射波电场和磁场为，煤质量1区合成波的电场和磁场的复数形式分别是：煤质量1区合成波的电场和磁场的瞬时表达分别是：介质1区域中合成波的电场和磁场的瞬时表示分别为：对于任意时间，t在电场中为零，磁场最大。在任何时刻，t在磁场中为零，电场最大。合成波在空间中不运动，只是在原地上下波动，具有这些特性的电磁波称为驻波，如下图所示。介质1区域的合成

13、波的特征：在理想导体边界面上，通过边界条件可以获得导体表面的刘涛表面电流密度，1古濑车站、平均梯度矢量、驻波不能传播能量，只有电场能量和磁场能量的相互交换。示例6.1.1:右旋转圆形偏振波垂直入射到从空气到z0的理想导体板的电场强度的复数形式(1)写入反射波的表示，并说明反射波的极化类型。(2)建立整体场强的瞬时表示。(3)找出板的刘涛表面电流密度。6.1.3理想介质边界平面的垂直入射，两种介质的固有阻抗分别为：煤质第一区入射波的电场和磁场分别为：煤质第一区反射波的电场和磁场分别为：煤质第一区合成波的电场和磁场分别为：煤质量2区的透射波(即总长)的电场和磁场是煤质量2区的透射波(即总长)是在z

14、方向传播的行波，煤质1区的合成波(总长)的电场和磁场分别为，第一部分是z方向传播的行波，第二部分是z方向的驻波，第一部分是z方向传播的行波，第二部分是z方向的驻波，因此煤质1区的合成波(总长)是z方向的驻波，例如，电场强度为V/m的均匀平面波在空气中垂直于Z0的理想介质(相对介电常数r9，相对渗透率R1)平面入射，表达式的0，Em都是已知的。球体：描述入射波极化类型的入射波电场和磁场的瞬时表示；以反射波电场和磁场的复数形式，说明反射波的极化类型。以透射波电场和磁场的复数形式，描述了透射波的极化类型。求空气中合成电场的表示，简述合成波的特征。第七章传导电磁波，电磁波在传播方向上没有电场和磁场成分

15、，电场和磁场都在水平平面上，这种模式下的电磁波称为横向电磁波，简称TEM波。电磁波传播方向有电场成分，但没有磁场成分。这种模块化的电磁波叫做横波，简称TM波。在电磁波传播方向上有磁场分量但没有电场分量的这种形式的电磁波叫做横波，简称TE波。如果刘涛电磁波在z方向传播，则z方向是纵向，x，y方向是横向。7.2矩形波导、图7.2.1矩形波导、矩形波导和所有单导体波导不能具有TEM波、1、TM波、2、TE波、矩形波导的电磁波截止特性、色散特性、简单和特性。古濑车站：抛光古濑车站。到了工作波长，矩形波导中的任何电磁波都不能传播。区域：单模区域。到了工作波长，只有单个电磁波模式TE10模式才能在矩形波导

16、中传播。区域：多模式区域。到了工作波长，矩形波导中至少有两种电磁波模式可以传播。各种模式的截止波长分布也为7.2.4。(将波导大小设置为)，具有最长截止波长或最小截止频率的模式称为主模式，矩形波导的主模式称为TE10模式，7.3矩形波导的TE10波，矩形波导的大多数使用TE10模式。这是因为设计的波导大小可以进行单模传输，没有简单的现象。如果截止波长相同，则传输TE10所需的a侧大小最小。TE10模式下的截止波长与b边缘尺寸无关，因此可以最小化b大小以节省材料。但是考虑到波导的破坏和衰减问题，b不能太小。如图7.2.4所示，TE10模式和TE20模式之间的距离大于其他父模式之间的距离，因此TE10模式可以在大于1.533301的频带中传播。在这种情况下，由TE波的场分量表达式(7.2.48)可以知道电场只留下分量。这表明单方向偏振波可以从波导中获得，这在某些情况下是必要的。给定工作频率下TE10模具的特定比率a/b的最小衰减。TE10模式下的字段组件，m=1，n=0替换(7.2.49)为TE10模式下的字段组件表达式，电报方程，对于正弦波，表达式，根据边界条件，7.6.1传输线方程及其解，为了