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电磁场课程设计报告.docx

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.17M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    电磁场与波知识体系架构研究
    摘要：电磁场与波知识体系架构研究，从麦克斯韦方程组出发，对于方程组进行处理，得到稳态场和电磁场的基本
    2．稳态场的基本特性
    3．电磁波传播特性
    参考文献：
    电磁场与波知识体系架构研究 姓名 （学号） 摘要：电磁场与波知识体系架构研究，从麦克斯韦方程组出发，对于方程组进行处理，得 关键词：麦克斯韦方程 ，达朗贝尔方程，均匀平面波 到稳态场和电磁场的基本方程 1．引言 稳态场的基本方程：麦克斯韦方程组的四个积分形式是描述了磁场强度眼闭合曲线环量 等于穿过该闭合曲线为周界的任意曲面的传导电流与位移电流之和。电场强度眼任意闭合曲 线的环量，等于穿过该闭合曲线为周界的任意曲面的磁通量的变化率的负值。穿过任意闭合 曲面的磁感应强度的通量恒等于零。穿过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合曲面所包围 的自由电荷的代数和。 时变场的波动方程：从麦克斯韦方程组出发，对于方程组进行处理，先是取旋度，之后 再利用矢量恒等式变形，既能得到波动方程。 2．稳态场的基本特性 2.1 稳态场的知识架构图 （画出图并加以说明）
    2.2 应用题分析 【应用题 1】平行板电容器填充的两层介质，介质参数分别为和 ε1 、σ1 和 ε2、 σ2，外加电 压为 u。设极板形状为边长为 a 的正方形， 如图所示。若不考虑边际效应，试求： （1） 两介质分界面上的 自由电荷与极化电荷面密度； （2） 电容器两极板间的 漏电导； （3） 电容器的电容。 （求解并加以分析） (1) U=E1d1+E2d2=Jσ1d1+ Jσ2d2
    求得J= Ud1σ1−d2σ2 介质一和介质二中的电位移矢量只有 z 分量，且为 自由电荷密度为 D1=ε1E1=11=11 11+22 D2=ε2E2=22=22 11+22 ρ=D2n−D1n=2−1= 22−11 11+22=12−21 12+21 ρsp=P1⋅en+P2⋅en= 1−01⋅1=1− 2−02⋅2=1 =σ2ε1−ε0−σ1ε2−ε0 d1σ2+d2σ1 Jσ2d2+Jσ1d1= a2σ1σ2 Ja2 d1σ2+d2σ1 C= a2σ1σ2 d1σ2+d2σ1 （3）有静电场和恒定电场的类比可得到电容器的电容为 极化电荷面密度为： （2）漏电导 G= 3．电磁波传播特性 3.1 电磁波知识架构图
    （画出图并加以说明） 3.2 典型应用举例 （求解并加以分析）
    （1） 入射波磁场 Hi=e10.1e−jkixx+kizz 其中 反射波的磁场 入射波的传播方向的单位矢量 kix=kisin=w ε0μ0sin60= （3/3） kiz=kicos=w ε0μ0cos60=（3/3） Ei=kiki= 32+12 故入射波的电场为 Ei=η1Hi×= − 36e− 3+ 3 Hr=0.1e− 3− 3 反射波的传播方向的单位矢量er= 32−12 反射波的电场 Er=η1Hi×= −− 36e− 3− 3 （2） 空气中合成波的磁场 H1=Hi+Hr=0.2cos 3 e− 33 Js=en×1=0=−×1=0=0.2e− 33 E1=Ei+Er = − 36e− 3+ 3+ −− 36e− 3− 3 =−12sin 3 e− 33 −12 3πcos πz3 e− 33 Ρs=ε0en⋅E1z=0=−ε0ez⋅E1z=0=12 3πε0e− 33 （3）sav=12E1×1∗ =1.2 3cos2 ∕3 /2 理想导体表面的电荷密度为 理想导体表面的电流密度 空气中合成波的电场为 4. 结论 电磁场与波主要就是讲的电磁场和电磁波，一个是静态，一个是动态，静态产生的是电磁 场， 时变的电磁场就产生了电磁波，是在以三大实验定律和两个基本假说为基础上，归纳总 结出麦克斯韦方程，之后以麦克斯韦方程组为基础，推导出严谨的公式匹配静态场，时变场 以及电磁波的传播与辐射特性。
    参考文献： [1] 谢处方 饶克谨.电磁场与电磁波【M】.高等教育出版社.2006 年 1 月第 4 版.
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