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天津大学电磁场课件电磁场第三章

电磁场的基本概念

静电场

恒定磁场

时变电磁场

电磁辐射与散射

电磁场的基本概念

01

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电磁场具有能量、动量和电荷守恒等基本性质，是描述电荷和电流相互作用的物理场。

电磁场是由电荷和电流产生的物理场，它由电场和磁场组成，是相互依存、相互制约的场。

电磁场具有波动性和粒子性，具有传递能量和动量的作用。

电磁场具有连续性和有限性，其能量和动量是连续分布的，但在一定空间内是有限的。

电磁场具有方向性和极化性，电场线和磁场线在空间中是相互垂直的，且电场线和磁场线都有方向。

静电场

定义

电场强度是描述电场中电场力作用强弱的物理量，用E表示。

高斯定理指出，在任意闭合曲面内的电荷量等于该闭合曲面所包围的体积内的电通量密度与该体积的乘积。

内容

高斯定理在计算电场分布、电势和电场力等方面有广泛应用。

应用

电位是描述电场中某点电荷所受电场力势能的物理量，用V表示。

定义

单位

性质

在国际单位制中，电位的单位是伏特。

电位是一个标量，具有方向性，其方向与电场强度的方向相同。

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02

01

1

2

3

电场力是描述电荷在电场中所受力的物理量，用F表示。

定义

在国际单位制中，电场力的单位是牛。

单位

电场力是一个矢量，具有方向，其方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同。

性质

恒定磁场

总结词

描述磁场强弱和方向的物理量

详细描述

磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其大小等于垂直于磁场方向放置的单位面积上所受到的磁场力，方向则遵循右手螺旋定则。在恒定磁场中，磁感应强度是不随时间变化的。

表示磁场分布密度的物理量

总结词

磁通量密度是表示磁场分布密度的物理量，其大小等于磁感应强度与垂直于磁场方向的面积的乘积。在恒定磁场中，磁通量密度也是不随时间变化的。

详细描述

总结词

描述磁场与电流之间关系的定律

详细描述

安培环路定律是描述磁场与电流之间关系的定律，它指出磁场线总是围绕电流形成闭合曲线，且磁场线的方向与电流的方向垂直。在恒定磁场中，安培环路定律同样适用。

VS

磁场对通电导体产生的力

详细描述

磁场力是指磁场对通电导体产生的力。根据左手定则，磁场力的方向与电流的方向和磁感应强度的方向都垂直。在恒定磁场中，磁场力的大小和方向都不随时间变化。

总结词

时变电磁场

描述了电场和磁场随时间和空间的变化规律，包括电场和磁场在空间中的变化以及电流和电荷分布对它们的影响。

通过在闭合曲面上的积分来描述磁场和电场的源，以及它们在空间中的变化。

积分形式

微分形式

VS

波动方程是描述波动现象的基本方程，在电磁场中，它描述了电磁波的传播规律。

在时变电磁场中，波动方程可以用来求解电磁波的传播和散射等物理问题。

在真空中，电磁波的传播速度是光速，约为每秒30万公里。

在介质中，电磁波的传播速度会受到介质特性的影响，通常会小于光速。

坡印廷定理是电磁场理论中的一个重要定理，它描述了电磁场能量流动的规律。

定理表明，在封闭曲面内的净功率流出等于该封闭曲面所包围的体积内电磁能量的减少率。

电磁辐射与散射

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04

01

散射体在单位时间内散射到单位立体角内的粒子数与入射到该散射体的粒子数之比。

散射截面的定义

与入射波的频率、散射体的形状、大小、折射率等有关。

散射截面的性质

需要使用电磁场理论、统计物理等知识。

散射截面的计算

雷达散射面积的影响因素

目标的形状、大小、介电常数、磁导率等。

雷达散射面积的计算

需要使用电磁场理论、物理光学等知识。

雷达散射面积的定义

目标在单位立体角内对单位面积的入射波功率密度与入射波的单程传输功率密度之比。

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