電磁學(xué)基礎(chǔ)匯編

1、電磁學(xué)基礎(chǔ)(jch)課件下載(xi zi)：共一百一十一頁(yè)電磁學(xué)隱身技術(shù)重要的理論基礎(chǔ)光即可見(jiàn)光，為電磁波熱紅外輻射(fsh)，為電磁波電雷達(dá)波，為電磁波聲機(jī)械波共一百一十一頁(yè)電磁學(xué)與經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)電磁學(xué)密切相關(guān)的是經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，兩者在內(nèi)容上并沒(méi)有原則的區(qū)別。電磁學(xué)偏重于電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)(shyn)研究，從廣泛的電磁現(xiàn)象研究中歸納出電磁學(xué)的基本規(guī)律；經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)則偏重于理論方面，它以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎(chǔ)，研究電磁場(chǎng)分布，電磁波的激發(fā)、輻射和傳播，以及帶電粒子與電磁場(chǎng)的相互作用等電磁問(wèn)題也可以說(shuō)，廣義的電磁學(xué)包含了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)。共一百一十一頁(yè)相關(guān)歷史(lsh)西周(公元前1100-公元前7

2、71)青銅銘文就記載有“電”字和“雷”字先秦“陰陽(yáng)相薄，感而為雷，激而為霆。霆，電也?！?共一百一十一頁(yè)公元前七世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)磁石 公元前二世紀(jì)，發(fā)現(xiàn)靜電吸引1600年，論磁論述磁1747年，電荷守恒定律 1785年，庫(kù)侖定律(k ln dn l)1799年，發(fā)明電池1820年，電流的磁效應(yīng)1826年，歐姆定律1831年，電磁感應(yīng)現(xiàn)象1834年，楞次定律1865年，麥克斯韋方程組1888年，實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波存在 共一百一十一頁(yè)吉爾伯特（15441603），英國(guó)著名的醫(yī)生(yshng)、物理學(xué)家。由于他醫(yī)術(shù)高明，1601年擔(dān)任英國(guó)女王伊麗莎白一世的御醫(yī)，直到1603年11月30日逝世。共一百一十一頁(yè)寫

3、成名著論磁，于1600年在倫敦出版。 記錄(jl)了磁石的吸引與推斥；磁針指向南北等性質(zhì)；燒熱的磁鐵磁性消失；還發(fā)現(xiàn)了球形磁體的極，并斷定地球本身是一個(gè)大磁體，提出了“磁軸”、“磁子午線”等概念。共一百一十一頁(yè)在吉爾伯特的名著中，也敘述了他對(duì)電現(xiàn)象的研究?jī)?nèi)容(nirng)。他研究了十幾種物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它們中的大多數(shù)被摩擦后，可以吸引輕小的物體。他首先指出，這是與磁現(xiàn)象有本質(zhì)區(qū)別的另一類現(xiàn)象。吉爾伯特的名著論磁，直到19世紀(jì)末還很少為人了解，他的其他作品、先進(jìn)的科學(xué)思想在英國(guó)也很少有人知道。因?yàn)樗淖髌范际莾H用拉丁文出版的。1889年成立的吉爾伯特俱樂(lè)部，到1900年根據(jù)湯姆生的倡議，才出版了吉爾伯

4、特名著的英譯本。 共一百一十一頁(yè)富蘭克林本杰明.富蘭克林（Benjamin Franklin）(1706-1790)，十八世紀(jì)美國(guó)最偉大的科學(xué)家和發(fā)明家，著名(zhmng)的政治家、外交家、哲學(xué)家、文學(xué)家和航海家以及美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)的偉大領(lǐng)袖。 共一百一十一頁(yè)1752年7月，富蘭克林和他的兒子威廉做了“風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)”，證明了天上的雷電與人工摩擦產(chǎn)生(chnshng)的電具有完全相同的性質(zhì)。 1753年，俄國(guó)著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死。1754年，避雷針開始應(yīng)用 共一百一十一頁(yè)庫(kù)侖(kln)1736年6月14日-1806年8月23日，法國(guó)物理學(xué)、軍事工程師。1785年，庫(kù)侖用

5、自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫(kù)侖定律。共一百一十一頁(yè)康德伊曼努爾康德(Immanuel Kant, 1724年4月22日1804年2月12日)德國(guó)哲學(xué)家、天文學(xué)家、星云說(shuō)的創(chuàng)立者之一、德國(guó)古典(gdin)哲學(xué)的創(chuàng)始人，唯心主義，不可知論者，德國(guó)古典(gdin)美學(xué)的奠定者。認(rèn)為各種自然力都來(lái)自同一根源，可以相互轉(zhuǎn)化。共一百一十一頁(yè)伏特 亞歷山德羅朱塞佩安東尼奧安納塔西歐伏特伯爵（Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta，1745年2月18日1827年3月5日），意大利物理學(xué)家，因在1800年發(fā)明伏打電堆而著名。后來(lái)他受封為伯爵。

6、為了紀(jì)念他，人們(rn men)將電動(dòng)勢(shì)單位取名伏特。共一百一十一頁(yè)奧斯特（1777-1851）丹麥(dn mi)人，發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的第一人。共一百一十一頁(yè)1799年的博士論文論外部自然的基本的形而上學(xué)范疇中，闡述了康德哲學(xué)思想對(duì)科學(xué)的指導(dǎo)作用，并深受康德關(guān)于“基本力”可以轉(zhuǎn)化為其它各種形式的力的觀點(diǎn)影響。1803年他曾說(shuō):“人們的物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及人們所知道的任何其他(qt)現(xiàn)象的零散的羅列，人們將把整個(gè)宇宙容納在一個(gè)體系中。”他認(rèn)為“自然力之統(tǒng)一”。 共一百一十一頁(yè)奧斯特在一次講課中，他嘗試將磁針?lè)旁趯?dǎo)線的側(cè)面。當(dāng)他接通電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)磁針輕微的晃動(dòng)了一下! 正是

7、這一輕微的晃動(dòng)，奧斯特馬上意識(shí)到他多年孜孜以求的東西就要實(shí)現(xiàn)(shxin)了。奧斯特緊抓不放，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，查明了電流具有磁效應(yīng)。1820年7月21日，發(fā)表了電流對(duì)磁針的作用的實(shí)驗(yàn)，引起了學(xué)術(shù)界的轟動(dòng)。 共一百一十一頁(yè)奧斯特奧斯特的發(fā)現(xiàn)和牛頓力學(xué)的基本原理是相互矛盾的。在牛頓力學(xué)中，自然界的力只能是作用于物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質(zhì)的“中心力”。而奧斯特發(fā)現(xiàn)的卻是一種“旋轉(zhuǎn)力”。他所說(shuō)的“螺旋線”，實(shí)際上就是關(guān)于磁的橫向效應(yīng)或電流(dinli)所引起的渦流磁場(chǎng)的直觀描述。是“場(chǎng)”的思想的開端。 國(guó)際上從1934年起命名磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位為奧斯特，簡(jiǎn)稱“奧” 共一百一十一頁(yè)共一百一十一頁(yè)

8、韋伯WE(Wilhelm Eduard Weber,18041891)，德國(guó)物理學(xué)家(w l xu ji)共一百一十一頁(yè)博士論文以及其后的研究是聲學(xué)方面的；而他的主要貢獻(xiàn)則是在電學(xué)和磁學(xué)方面。1833年，他與高斯合作研了用電池作動(dòng)力的電報(bào)機(jī)，在哥廷根大學(xué)相距9000英尺的物理實(shí)驗(yàn)館與天文臺(tái)之間架設(shè)電線來(lái)傳輸信號(hào)，這是世界(shji)上第一臺(tái)有線電報(bào)。 1935年國(guó)際電工委員會(huì)通過(guò)以“韋伯”作為磁通量的實(shí)用制單位，1948年又得到國(guó)際計(jì)量大會(huì)的承認(rèn)。共一百一十一頁(yè)亨利(Joseph Henry,17971878年)，美國(guó)物理學(xué)家。生于紐約州的奧爾巴尼，讀過(guò)小學(xué)和初中，但由于勤奮學(xué)習(xí)，考進(jìn)了奧爾巴

9、尼學(xué)院，在那里他學(xué)習(xí)化學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)，準(zhǔn)備當(dāng)一名醫(yī)生(yshng)，可是，畢業(yè)以后他卻在奧爾巴尼學(xué)院當(dāng)上了一名自然科學(xué)和數(shù)學(xué)講師。 強(qiáng)電磁鐵的制成，為改進(jìn)發(fā)電機(jī)打下了基礎(chǔ)。共一百一十一頁(yè)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，比法拉第早一年。1830年8月，亨利在電磁鐵兩極中間放置一根繞有導(dǎo)線的條形軟鐵棒，然后把條形鐵棒上的導(dǎo)線接到檢流計(jì)上，形成閉合回路。他觀察到，當(dāng)電磁鐵的導(dǎo)線接通的時(shí)候，檢流計(jì)指針向一方偏轉(zhuǎn)后回到零；當(dāng)導(dǎo)線斷開的時(shí)候，指針向另一方偏轉(zhuǎn)后回到零。這就是亨利發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這比法拉第的發(fā)現(xiàn)幾乎早一年，遺憾的是亨利沒(méi)有及時(shí)公開發(fā)表(fbio)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象共一百一十一頁(yè)18

10、42年亨利在實(shí)驗(yàn)室里安裝(nzhung)了一個(gè)火花隙裝置，在30多英尺處放一個(gè)線圈來(lái)接收能量，線圈和檢流計(jì)相接，形成回路。當(dāng)火花隙裝置的電火花閃過(guò)的時(shí)候，和線圈相接的檢流計(jì)指針就發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電波的傳播。亨利的實(shí)驗(yàn)雖然比赫茲的實(shí)驗(yàn)早了40多年，但是當(dāng)時(shí)的人們包括亨利自己在內(nèi)，還認(rèn)識(shí)不到這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要性。亨利的貢獻(xiàn)很多，只是當(dāng)時(shí)沒(méi)有立即發(fā)表，因此他失去了許多發(fā)明的專利權(quán)和發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)。但是亨利仍然不失為公認(rèn)的著名電學(xué)家，為了紀(jì)念他，電感的國(guó)際單位以亨利命名。 共一百一十一頁(yè)赫茲海因里希魯?shù)婪蚝掌?(Hertz，1857年2月22日 - 1894年1月1日)德國(guó)物理學(xué)家

11、，于1888年首先證實(shí)了無(wú)線電波的存在。并對(duì)電磁學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，故頻率的國(guó)際單位(dnwi)制單位(dnwi)赫茲以他的名字命名。 共一百一十一頁(yè)亥姆霍茲 （Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz，18211894）德國(guó)物理學(xué)家(w l xu ji)、數(shù)學(xué)家、生理學(xué)家、心理學(xué)家。亥姆霍茲線圈(xinqun)共一百一十一頁(yè)1847年他在德國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)表了關(guān)于力的守恒講演，在科學(xué)界贏得很大聲望，次年擔(dān)任了柯尼斯堡大學(xué)生理學(xué)副教授。亥姆霍茲在這次講演中，第一次以數(shù)學(xué)方式提出能量守恒定律。 主要論點(diǎn)(lndin)是：一切科學(xué)都可以歸結(jié)到力學(xué)。強(qiáng)調(diào)了牛頓力學(xué)和拉格朗

12、日力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的，因而可以用拉氏方法以力所傳遞的能量或它所作的功來(lái)量度力。所有這種能量是守恒的。 共一百一十一頁(yè)亥姆霍茲的一生，研究領(lǐng)域十分廣泛，除物理學(xué)外，在生理光學(xué)和聲學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)(zhxu)諸方面都作出了重大貢獻(xiàn)。測(cè)定了神經(jīng)脈沖的速度，重新提出托馬斯楊的三原色視覺(jué)說(shuō)研究了音色、聽(tīng)覺(jué)和共鳴理論發(fā)明了驗(yàn)?zāi)跨R、角膜計(jì)、立體望遠(yuǎn)鏡。對(duì)黎曼創(chuàng)立的非歐幾何學(xué)也有研究。亥姆霍茲不僅對(duì)醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和物理學(xué)有重大貢獻(xiàn)，而且一直致力于哲學(xué)認(rèn)識(shí)論。他確信：世界是物質(zhì)的，而物質(zhì)必定守恒。共一百一十一頁(yè)高斯Johann Carl Friedrich Gauss）（1777年4月30日1855年2月23日）

13、，生于不倫瑞克，卒于哥廷根，是德國(guó)著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、大地測(cè)量學(xué)家。他有數(shù)學(xué)王子(wngz)的美譽(yù)，并被譽(yù)為歷史上最偉大的數(shù)學(xué)家之一，和阿基米德、牛頓、歐拉同享盛名。共一百一十一頁(yè)19世紀(jì)30年代，高斯發(fā)明了磁強(qiáng)計(jì)與韋伯(18041891)在電磁學(xué)的領(lǐng)域共同工作。他比韋伯年長(zhǎng)27歲，以亦師亦友的身份進(jìn)行合作。1833年，通過(guò)受電磁影響的羅盤指針，他向韋伯發(fā)送了電報(bào)。1840年他和韋伯畫出了世界第一張地球磁場(chǎng)圖，而且定出了地球磁南極(nnj)和磁北極的位置，并于次年得到美國(guó)科學(xué)家的證實(shí)。 共一百一十一頁(yè)高斯研究數(shù)個(gè)領(lǐng)域，但只將他思想中成熟的理論發(fā)表。他經(jīng)常提醒他的同事，該同事的結(jié)論已

14、經(jīng)被自己很早的證明(zhngmng)，只是因?yàn)榈牟煌陚湫远鴽](méi)有發(fā)表。批評(píng)者說(shuō)他這樣是因?yàn)闃O愛(ài)出風(fēng)頭。實(shí)際上高斯只是一部瘋狂的打字機(jī)，將他的結(jié)果都記錄起來(lái)。在他死后，有20部這樣的筆記被發(fā)現(xiàn)，才證明高斯的宣稱是事實(shí)。一般認(rèn)為，即使這20部筆記，也不是高斯全部的筆記。高斯的肖像已經(jīng)被印在從1989年至2001年流通的德國(guó)馬克的紙幣上。共一百一十一頁(yè)法拉第邁克爾法拉第（Michael Faraday，公元1791公元1867）英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家，也是著名的自學(xué)成才(z xu chn ci)的科學(xué)家。生于薩里郡紐因頓一個(gè)貧苦鐵匠家庭。僅上過(guò)小學(xué)。 共一百一十一頁(yè)1831年，他作出了關(guān)于力場(chǎng)的關(guān)鍵性突

15、破，永遠(yuǎn)改變了人類文明。他將化學(xué)中的許多重要術(shù)語(yǔ)給予了通俗的名稱，如陽(yáng)極、陰極(ynj)、電極、離子等法拉第把磁力線和電力線的重要概念引入物理學(xué)，通過(guò)強(qiáng)調(diào)不是磁鐵本身而是它們之間的“場(chǎng)”法拉第堅(jiān)信：“物質(zhì)的力借以表現(xiàn)出的各種形式，都有一個(gè)共同的起源” 愛(ài)因斯坦高度評(píng)價(jià)法拉第的工作，認(rèn)為他在電學(xué)中的地位，相當(dāng)于伽利略在力學(xué)中的地位。法拉第奠定了電磁學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 共一百一十一頁(yè)安培安德烈瑪麗安培（Andr-Marie Ampre，1775年1836年），法國(guó)化學(xué)家，在電磁(dinc)作用方面的研究成就卓著，對(duì)數(shù)學(xué)和物理也有貢獻(xiàn)。電流的國(guó)際單位安培即以其姓氏命名。 共一百一十一頁(yè)1820年7月 ，

16、H.C.奧斯特發(fā)表關(guān)于電流(dinli)磁效應(yīng)的論文后，安培報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通電的線圈與磁鐵相似；9月25日，他報(bào)告了兩根載流導(dǎo)線存在相互影響，相同方向的平行電流彼此相吸，相反方向的平行電流彼此相斥；對(duì)兩個(gè)線圈之間的吸引和排斥也作了討論。 共一百一十一頁(yè)主要貢獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)了安培定則 發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律 電流方向相同的兩條平行載流導(dǎo)線互相吸引，電流方向相反的兩條平行載流導(dǎo)線互相排斥。發(fā)明了電流計(jì) 電流在線圈中流動(dòng)的時(shí)候表現(xiàn)出來(lái)的磁性(cxng)和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個(gè)螺線管，在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)明了探測(cè)和量度電流的電流計(jì)。 提出分子電流假說(shuō) 共一百一十一頁(yè)軼事懷表變卵石馬車車廂做“黑板(hibn)”

17、經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)奠基人麥克斯韋對(duì)安培工作的評(píng)價(jià)很高，稱安培的研究是“科學(xué)史上最輝煌的成就之一”后人又稱安培是“電學(xué)中的牛頓”。共一百一十一頁(yè)麥克斯韋James Clerk Maxwell（公元1831公元1879）詹姆斯克拉克麥克斯韋是偉大的英國(guó)(yn u)物理學(xué)家，經(jīng)典電磁理論的創(chuàng)始人。共一百一十一頁(yè)科學(xué)史上，稱牛頓把天上和地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統(tǒng)一起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)第二次大綜合，因此應(yīng)與牛頓齊名。1873年出版的論電和磁，也被尊為繼牛頓原理之后的一部最重要的物理學(xué)經(jīng)典(jngdin)。沒(méi)有電磁學(xué)就沒(méi)有現(xiàn)代電工學(xué)，也就不可能有現(xiàn)代文明。共一百一十一頁(yè)1831年6月

18、13日出生于愛(ài)丁堡16歲時(shí)進(jìn)入愛(ài)丁堡大學(xué)，三年后轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)1854年畢業(yè)并留校任教，兩年后到蘇格蘭的馬里沙耳學(xué)院任自然哲學(xué)教授1860年到倫敦國(guó)王學(xué)院任教1871年受聘(shu pn)籌建劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室，并任第一任主任1879年11月5日在劍橋逝世共一百一十一頁(yè)1855年發(fā)表論法拉第力線，他以一種幾何觀點(diǎn)，為法拉第的力線作出了數(shù)學(xué)描繪。他在文章中寫到：“如果人們(rn men)從任意一點(diǎn)畫一條線，并且當(dāng)人們(rn men)沿這條線走時(shí)，線上任一點(diǎn)的方向，總是和該點(diǎn)力的方向重合，那么這條曲線就表示他所通過(guò)的各點(diǎn)的合力的方向，并且在這個(gè)意義上才稱為力線。用同樣的方法人們(rn m

19、en)可以畫出其它力線。知道曲線充滿整個(gè)空間以表示任一指定點(diǎn)的方向?！边@樣，力線的切線方向就是電場(chǎng)力的方向，力線的密度表示電場(chǎng)力的大小。 共一百一十一頁(yè)1873年，麥克斯韋出版電磁學(xué)通論，他不僅(bjn)用數(shù)學(xué)理論發(fā)展了法拉第的思想，還創(chuàng)造性的建立了電磁場(chǎng)理論的完整體系。在這本書中，他的思想得到更完善的發(fā)展和更系統(tǒng)的陳述。他把以前的電磁場(chǎng)理論都綜合在一組方程式中，得到了電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)方程-麥克斯韋電磁方程組?，F(xiàn)在常見(jiàn)的麥克斯韋方程組，乃是經(jīng)過(guò)赫維賽德于1884年編排修改而成的四個(gè)方程麥克斯韋說(shuō)：“把數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究聯(lián)合使用所得到的物理知識(shí)，比之一個(gè)單純實(shí)驗(yàn)人員或單純的數(shù)學(xué)家能具有的知識(shí)更堅(jiān)實(shí)，

20、有益和鞏固”。 共一百一十一頁(yè)尼古拉特斯拉（塞爾維亞文： ；1856年7月10日1943年1月7日）是世界知名(zhmng)的發(fā)明家、物理學(xué)家、機(jī)械工程師和電機(jī)工程師。塞爾維亞血統(tǒng)的他出生在克羅地亞（后并入奧地利帝國(guó)）。共一百一十一頁(yè)特斯拉被認(rèn)為是歷史上一位重要的發(fā)明家，在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初對(duì)電和磁的貢獻(xiàn)也是知名的。特斯拉的專利和理論工作形成了現(xiàn)代的交流電電力系統(tǒng),其中(qzhng)包括交流電動(dòng)機(jī)，他以此幫助推動(dòng)了第二次工業(yè)革命。共一百一十一頁(yè)為表彰他早在18961899年實(shí)現(xiàn)200 kV、架空57.6 m的高壓輸電成果，與制成著名的特斯拉線圈和在交流電系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，在他百年紀(jì)念時(shí)(1956

21、年)國(guó)際電氣技術(shù)協(xié)會(huì)決定用他的名字作為磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位(dnwi)。 1912年，由于特斯拉和愛(ài)迪生在電力方面的貢獻(xiàn)，兩人被同時(shí)授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但是兩人都拒絕領(lǐng)獎(jiǎng)，理由是無(wú)法忍受和對(duì)方一起分享這一榮譽(yù)。 共一百一十一頁(yè)尼古拉特斯拉尼古拉特斯拉1 尼古拉特斯拉2沃登克里弗塔共一百一十一頁(yè)共一百一十一頁(yè)共一百一十一頁(yè)尼古拉.特斯拉紀(jì)念幣共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論(chn ln)基礎(chǔ)位置矢量（矢徑）xyzP(x,y,z)P點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的位置xyzP(x,y,z)P點(diǎn)相對(duì)于P點(diǎn)的位置P(x,y,z)共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)矢量代數(shù)(dish)運(yùn)算式均為矢量垂直于所在平面， 并與成右手螺旋關(guān)系。共一百一十一頁(yè)

22、場(chǎng)論基礎(chǔ)矢量(shling)代數(shù)運(yùn)算式共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)梯度 標(biāo)量函數(shù)的梯度定義為：性質(zhì)：指向增長(zhǎng)最快的方向(fngxing)，垂直于的等值面標(biāo)量的梯度是矢量 表示單位矢量。共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)散度 矢量(shling)場(chǎng) 通過(guò)閉合面S的通量為散度定義為（v為S包圍的體積）共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)散度 為 在 方向的分量，可以證明性質(zhì)(xngzh)：矢量的散度是標(biāo)量共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)旋度 矢量場(chǎng) 沿有向曲線(qxin)l的積分為 旋度 定義為S為l包圍面積，l方向與 成右手螺旋方向， 為法向量共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)(jch)旋度 性質(zhì)：矢量的旋度是矢量共一百一十一頁(yè)哈密頓算子(sun

23、z)又稱nabla算子讀作del。 共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論(chn ln)基礎(chǔ)矢量恒等式共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論基礎(chǔ)(jch)矢量恒等式高斯(o s)散度公式斯托克斯旋度公式共一百一十一頁(yè)場(chǎng)論(chn ln)基礎(chǔ)格林公式標(biāo)量第一格林公式標(biāo)量第二格林公式矢量第一格林公式矢量第二格林公式共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組電場(chǎng)(din chng)旋度方程磁場(chǎng)旋度方程電位移散度方程磁感應(yīng)散度方程電流連續(xù)方程共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組本構(gòu)方程(fngchng)介電常數(shù)張量，單位F/m，法拉/米磁導(dǎo)率張量，單位H/m，亨利/米共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s

24、wi)方程組表示直接關(guān)系表示時(shí)變關(guān)系電荷電場(chǎng)電流磁場(chǎng)時(shí)變部分電磁波3式2式右邊第一項(xiàng)2式右邊第二項(xiàng)1式5式共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組電場(chǎng)強(qiáng)度（V/m）伏特/米磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）安培(npi)米電位移矢量（C/m2）庫(kù)侖/米2磁感應(yīng)強(qiáng)度（T；Wb/m2）特斯拉；韋伯米2自由電荷體密度（C/m3）庫(kù)侖/米3傳導(dǎo)電流體密度（A/m2）安培/米2共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組本構(gòu)方程共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋方程組非均勻媒質(zhì)：C是空間坐標(biāo)x,y,z的函數(shù)；不穩(wěn)定媒質(zhì)：C是時(shí)間(shjin)t的函數(shù)，又稱時(shí)變媒質(zhì)；時(shí)間色散媒質(zhì)：C是場(chǎng)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，

25、如 ；空間色散媒質(zhì)：C是場(chǎng)的空間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，如 ；共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組非線性媒質(zhì)：C是場(chǎng)強(qiáng)的函數(shù)，如 與 有關(guān)各向同性媒質(zhì)：C中各元素退化為標(biāo)量；反之為張量；電磁單性媒質(zhì)： 只與 ， 只與 有關(guān)。共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋方程組簡(jiǎn)化形式的麥克斯韋方程對(duì)于線性均勻(jnyn)各向同性（LHI）媒質(zhì)可簡(jiǎn)化為共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋方程組所以(suy)有真空介電常數(shù)(8.85410-12)(F/m)法/米相對(duì)介電常數(shù)真空磁導(dǎo)率(410-7)(H/m)亨/米相對(duì)磁導(dǎo)率電導(dǎo)率(S/m)西門子/米共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋方程組通常的研究(ynji)為簡(jiǎn)單媒質(zhì)線性 Li

26、near均勻 Homogeneous各向同性 Isotropic總結(jié)為：LHI媒質(zhì)共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組不同類型媒質(zhì)的邊界條件法矢切向傳導(dǎo)電流面密度（A/m）安培/米自由電荷面密度（C/m2）庫(kù)侖(kln)/平方米以上各場(chǎng)量均為瞬時(shí)值共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋(mi k s wi)方程組對(duì)于線性、均勻、各向同性媒質(zhì)，麥克斯韋方程組形式為共一百一十一頁(yè)時(shí)域麥克斯韋方程組對(duì)于均勻(jnyn)、理想介質(zhì)，有所以共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)表示(biosh)電磁場(chǎng)的場(chǎng)量隨時(shí)間做正弦或余弦變化余弦實(shí)標(biāo)量函數(shù) ：取實(shí)部 * ： 復(fù)數(shù)取共軛 ：瞬時(shí)值 ，實(shí)標(biāo)量；

27、 ：幅值，實(shí)標(biāo)量； ：幅值加相位，復(fù)標(biāo)量；共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)表示(biosh)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)可以用乘以 表示共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦(yxin)函數(shù)的復(fù)數(shù)表示例如：共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦(yxin)函數(shù)的復(fù)數(shù)表示余弦實(shí)矢量函數(shù)其中共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)(fsh)表示的各方向(fngxing)分量，復(fù)標(biāo)量瞬時(shí)值，實(shí)矢量復(fù)矢量各方向幅值，實(shí)標(biāo)量；各方向的初相 共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)(fsh)表示共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦函數(shù)的復(fù)數(shù)表示(biosh)例如： 的每個(gè)分量都隨同一角頻率 作余弦變化（余弦電磁場(chǎng)）共一百一

28、十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程余弦(yxin)函數(shù)的復(fù)數(shù)表示符號(hào)約定：為使得公式簡(jiǎn)潔，頻域電磁場(chǎng)方程場(chǎng)量均不加“點(diǎn)”，根據(jù)上下文可判斷場(chǎng)量為頻域或時(shí)域。如麥克斯韋方程組可以表示為：共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧媒質(zhì)方程一般媒質(zhì) 極化強(qiáng)度(qingd)矢量 磁化強(qiáng)度矢量共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程(fngchng)時(shí)諧媒質(zhì)方程線性各向同性媒質(zhì)共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程(fngchng)時(shí)諧媒質(zhì)方程理想導(dǎo)體 為有限值，故導(dǎo)體內(nèi)部 ， 均為零共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧媒質(zhì)方程理想(lxing)介質(zhì)共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧麥克斯韋(mi k s wi)方程組用 代替 ，得共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁

29、場(chǎng)方程時(shí)諧麥克斯韋方程組對(duì)于(duy)LHI（線性、均勻、各向同性）媒質(zhì)，有共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧麥克斯韋方程組對(duì)于均勻(jnyn)理想介質(zhì)，有共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧電磁場(chǎng)邊界條件對(duì)于(duy)均勻理想介質(zhì)，有注： 只有(zhyu)在一種介質(zhì)為理想導(dǎo)體時(shí)非零共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧電磁場(chǎng)邊界條件對(duì)于非理想導(dǎo)體的均勻(jnyn)理想介質(zhì)，有共一百一十一頁(yè)時(shí)諧電磁場(chǎng)方程時(shí)諧電磁場(chǎng)邊界條件為什么使用復(fù)數(shù)量來(lái)代替瞬時(shí)值？可以達(dá)到“降維”的目的，去掉了時(shí)間變量，場(chǎng)量只是空間的函數(shù)運(yùn)算方便，對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)化為乘以一個(gè)因子在數(shù)值計(jì)算中，往往計(jì)算的是某一頻率下的散射情況，用復(fù)數(shù)量代替

30、瞬時(shí)值可以帶來(lái)方便實(shí)際應(yīng)用中，最關(guān)心(gunxn)的往往不是瞬時(shí)值，而是場(chǎng)量總的情況共一百一十一頁(yè)電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程麥克斯韋(mi k s wi)方程組描述了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用關(guān)系，以及場(chǎng)與源的關(guān)系。波動(dòng)方程揭示了電場(chǎng)與磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：電磁場(chǎng)的波動(dòng)性。共一百一十一頁(yè)電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程(fngchng)時(shí)域波動(dòng)方程：（均勻線性各向同性媒質(zhì)）共一百一十一頁(yè)電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程頻域波動(dòng)方程：（均勻線性各向同性( xin tn xn)媒質(zhì)）共一百一十一頁(yè)電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程對(duì)于(duy)均勻理想介質(zhì)又根據(jù)公式以及得無(wú)源頻域波動(dòng)方程，稱齊次亥姆霍茲方程共一百一十一頁(yè)電磁學(xué)共一百一十一頁(yè)Sttratton-Chu積分方程廣義時(shí)諧電磁場(chǎng)波動(dòng)方程引入磁荷 ，磁流 （無(wú)實(shí)際物理意義(yy)，僅有數(shù)學(xué)表達(dá)方面的幫助），有廣義麥克斯韋方程共一百一十一頁(yè)Sttratton-Chu積分方程廣義(gungy)時(shí)諧電磁場(chǎng)波動(dòng)方程廣義麥克斯韋方程的頻域形式為共一百一十一頁(yè)Sttratton-Chu積分方程廣義時(shí)諧電磁場(chǎng)波動(dòng)方程對(duì)于線性、均勻(jnyn)、各向同性媒質(zhì)，可推出廣義時(shí)諧波動(dòng)方程共一百一十一頁(yè)Sttratton-Chu積分方程廣義矢量波動(dòng)方程結(jié)合(jih)矢量第二格林公式推得Stra