第0章场量复习2011.ppt

1、电磁场导论、发表仲慧、课程性质、地位、电磁场理论是高校工科电气信息类专业的重要技术基础课，也是一些交叉学科的增生点和新兴边缘学科的发展基础。 本课程内容是合格的电气工程专业类专业本科生应具有的知识结构的必要组成部分，是增强学生适应能力和创造能力所必需的基本素质。 课程的主要任务是培养学生“场”的观点，即根据高等院校物理电磁学，以工程科学数学的矢量分析和场论为工具，进一步研究宏命令电磁场的基本规律，了解定性分析判断电力工程中电磁现象的基本方法，进一步学习电磁场的计算方法通过本课程的逻辑性推理，培养学生的正确思考能力和严密的科学态度。 先修课程、高等院校物理电磁学、矢量分析和场论、电磁场导论、静电

2、场、1、恒定场、2、时变电磁场深入理解，确立正确的物理概念，熟练使用必要的数学知识和工具。 掌握分析和修订的方法，逐步确立工程分析的观点，努力研究，独立思考，及时预习和复习课程。 什么是场，1 .物理场：物理学中的场，特殊形式的物质，场磁场电磁场。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 2 .数学字段：物理字段内物理量的数学描述，并且一般将作为空间坐标的函数(有时为时间的函数)的任何物理量称为数学字段。 的双曲馀弦值。 在所有空间或部分空间的所有点上，如果存在与某个物理量对应的特定值，则在该空间中确定该物理量的字段。 谢树艺矢量分析和场论(第2版)、3 .数学场的例子、标量场(数量场):物理量是标量

3、(数量)、向量场(向量场):物理量是矢量(矢量)任一点的电场方向是放置在该点的小正电荷的受力方向。 电荷之间的相互作用是由电场引起的。 只要存在电荷，电荷的周围就存在电场，是存在物质的一种形态。 电场的基本特性是作用于静止或运动的电荷的力，其作用的大小，正电荷接受力的方向与电场强度的方向相同，负电荷接受力的方向与电场强度的方向相反。 电场强度是描述电场特性的物理量。 电场是所有物理、工业、化学、能量、电子、信息、生物等学科研究的本质对象，1、压力、推力、弹力、摩擦力的本质是电场2 .分子间的力由电场力构成3 :生化学反映的源泉是电场4 :电流，电压起因于电场力5 :光，电磁波起因于电场电场的本

4、质，我们所看到的一切运动、反应、变化都是电场复杂交织、相互作用的结果。 电场是原子核对核外电子的吸引力。 如果这种力的分布不均匀，物质就会对外界产生宏命令的力。 感觉到电场的存在。 例如静电、电位等。 原子核对电子的引力可以说是世界一切运动的源泉。 在能够产生磁场、磁场力的空间中存在磁场。 磁场是一种特殊的物质。 吸铁石周围存在磁场，吸铁石间的相互作用以磁场为媒介。 存在于电流、运动电荷、吸铁石或变化电场周围空间的特殊形态的物质。 因为吸铁石的磁性来源于电流，电流是电荷的变动，所以一般来说磁场由运动电荷和变化电场产生。磁场的基本特征是可对其中的运动电荷施加力，其中磁场来源于电流、对吸铁石的力或

5、力矩。 现代理论表明磁场力是电场力的相对论效应。 磁现象、磁现象是最早被人类认识的物理现象之一，指南针是中国古代的一大发明。 磁场广泛存在，在地球、类星体(太阳等)、银河(银河等)、行星、卫星、星际空间和银河间空间中存在磁场。 为了认识和解释这些个的许多物理现象和过程，必须考虑磁场这一重要因素。 在现代科学技术和人类生活中，随处可见磁场，发电机、电滚子、电压互感器、电报、电话、无线电加速器、热核融合装置、电磁量测仪器等与磁现象无关。 即使在人体内，随着生命活动，一部分组织和脏器内也会产生微弱的磁场。 地球的磁水平与地理两极相反，中国是磁的故乡，中华民族早就认识了磁现象，磁学是历史悠久的研究领域

6、。 罗盘仪是中国古代四大发明之一，古代中国在磁性的发现、发明和应用方面居世界第一位，中国可以说是磁性的故乡。 吸铁石的发现、吸铁石吸铁元素的发现、吸铁石指南和最早磁指南(司南)的发明、罗盘仪的发明和应用、地球磁偏角的发现、地球磁倾角的利用、磁在压电石英药物上的应用、北极光地球磁现象与太阳黑子太阳磁现象的发现和最早记载等，在中国最早发现、发明的太阳向外放射但是，这种极光极微弱，肉眼看不见。 在北极地区的夜空中，在绚丽多姿可以看到变幻的极光是动态的极光。 美国加利福尼亚大学的科研人员们发现，在地球和月亮之间的距离地球的约三分之一上发生的磁复合是动态北极的光的原因。 距离地面约13万公里处，地磁场磁

7、力线像过度拉伸的猴皮筋儿一样突然地断裂，“弹”回到地面方向，再次连接起来。 在这个过程中，磁能转化为动能和热能，驱动了北极的光。 参考文献，工程电磁场导论冯慈璋，马西奎高等教育出版社(2000-06出版)电磁场与电磁波Bhag Singh Guru，Huseyin R. Hiziroglu周克定张苏文翻译电子工业出版社(2009-11出版)工程电磁场学习内容，场论再学习， 0.1标量场和向量场、场是标量或向量的位置函数，场的任一点都有规定的标量值或向量，速度场、电场、涡流场等的向量场.图像是描绘场分布的工具的场线、向量场- 如果将标量函数(x，y，z )设为1个，且函数能够在点p处微细化，则在

8、点p处沿着任意方向的方向导函数为： 电位场的梯度是指与通过该点的等二进制位线垂直的电位增加的方向。的双曲馀弦值。 数值等于该点的最大方向向导函数，2 .梯度的物理意义，标量场的梯度是矢量，空间坐标点的函数即梯度的方向是该点的最大方向向导函数的方向，即垂直于等值线(面)的方向，是指函数的增加方向该点标量函数的最大变化率，即该点的最大方向向导函数，图0.2.1三次元高度场的梯度，图0.2.2电位场的梯度，矢量e是沿着有向曲面s的面积量，0 (有正源)、0 (有负源)、=0(无源) 二、分散度， 在包围点p的闭合面s所包围的区域v任意地缩小到点p时，存在通量与体积之比的界限，即，三、分散度的物理意义

9、表示分散度为向量场的通量源的分布特性，如果A=0(被动)、A=0(负源)且向量场中的任意位置A=0，则被动场矢量的分散度是标量，是空间坐标点的函数，四、高斯式(分散度定理)、高斯式表示区域v中的电场a与边界s上的场a的关系。 交换向量函数的面积和体积。 因为图0.3.3的分散度定理、是通量源密度、即通过包围单位体积的闭合面的通量，所以是体积分后通过闭合面s的通量，该环量表示绕组旋转倾向的大小。 水流在与水管轴线平行的方向上流动=0，无涡旋运动，流体涡旋运动0，有产生涡旋的源，图0.4.1环量的修正、二、旋转度、1 .环量密度、超越点p构成微小曲面s的s点p的情况下，取极限、环量密度、不同的路径

10、，环量密度不同。 2 .旋转度、旋转度为向量，模式值与环量密度的最大值相等的方向为最大环量密度的方向。 旋转角度(curl )与环容量密度的关系在正交坐标系中是、三，旋转角度的物理意义，向量的旋转角度还是向量，空间坐标点的函数。 点p的旋转角度的幅度是该点环量密度的最大值。 在向量场中，如果A=J0，则称为旋转场(或涡场)，j称为旋转源(或涡源)，点p的旋转度的方向是该点的最大环量密度的方向。 四、斯托克斯定理，a是环容量密度，即每单位面积的环上的环量。 因此，在其面积分钟后，环量为Stockes定理，在电磁场理论中，Gauss公式和Stockes公式是两个非常重要的公式。 向量函数的曲线积分和面积的调换。 此外，该式表示区域s中的电场a与边界l上的场a的关系，如果向量场在任何地方都为A=0，则称作无旋转场。 图0.4.3斯托克斯定理、0.5亥姆霍兹定理在有限区域内，向量场由其分散度、旋转度和边界条件唯一决定。 例：确定向量场的性质：=0、=0、=0、0、=0、0.6这三种特殊形式的场，1 .平行平面场：穿过某一轴线(设为z轴)的情况，2 .轴对称场：在穿过某一轴线(设为z轴)的一族的子午面上3 .球面对称场：在一族同心球面上(以球心为原点)，如果场f的分布全部相同，即F=f(r )，则将该场称为球面对称场。 高斯、作