《工程电磁场》复习提纲.doc

工程电磁场?复习提纲2021-2一、课程的教学目的与任务目的：通过本课程的学习，掌握电磁场理论的根底知识，为后续课程的学习打好根底任务：课程主要内容包括：静电场，恒定电场和恒定磁场，静态场的解，时变电磁场，平面电磁波二、课程内容及根本要求(一) 静电场详细内容：静电场的根本方程，泊松方程和拉普拉斯方程，电偶极子的电场，电介质中的场方程，静电场的边界条件，静电场中的导体，静电场的能量，电场力1.根本要求〔1〕掌握静电场的根本理论和表征方法〔2〕掌握泊松方程和拉普拉斯方程2.重点、难点重点：静电场，泊松方程难点：电容，静电场能量3.说明：在该部分内容开始阶段，应该用1小时左右讲述电磁场理论的概述 〔二〕恒定电场和恒定磁场详细内容：恒定电场的根本概念，恒定电场的根本方程和边界条件，恒定电场与静电场，磁场、磁感应强度，恒定磁场的根本方程，矢量磁位，磁偶极子，磁介质中的场方程，恒定磁场的边界条件，标量磁位，电感，恒定磁场的能量，磁场力1.根本要求〔1〕掌握恒定电磁场的根本概念，磁场、磁感应强度〔2〕掌握电场和磁场之间的关系〔3〕掌握恒定电场和恒定磁场的方程2.重点、难点重点：恒定电磁场，磁场、磁感应强度, 恒定磁场的根本方程。

难点：磁偶极子，标量磁位，磁场力3.说明：该部分为时变电磁场奠定根底〔三〕静态场的解详细内容：边值问题的分类，唯一性定理，镜像法，直角坐标系中的别离变量法，圆柱坐标系中的别离变量法，球坐标系中的别离变量法，复变函数法，格林函数法，有限差分法1.根本要求〔1〕理解边值问题的分类，静态场的一般求解方法〔2〕掌握别离变量法，有限差分法2.重点、难点重点：边值问题，别离变量法，有限差分法难点：别离变量法，有限差分法3.说明：该内容为学生讲述如何得到静态场的解析解和数值解〔四〕时变电磁场详细内容：法拉第电磁感应定律，位移电流，麦克斯韦方程组，时变电磁场的边界条件，时变电磁场的能量与能流，正弦电磁场，波动方程，时变电磁场的位函数1.根本要求〔1〕掌握位移电流的概念及其表征〔2〕掌握时变电磁场的根本概念和麦克斯韦方程组〔5〕理解波动方程2.重点、难点重点：位移电流，麦克斯韦方程组难点：时变电磁场的位函数3.说明：该部分内容使学生掌握时变电磁场的根本概念和表征〔五〕平面电磁波详细内容：无耗媒质中的平面电磁波，导电媒质中的平面电磁波，电磁波的极化，电磁波的色散和群速，各向异性媒质中的平面电磁波，电磁波在介质分界面上的反射与折射，电磁波在导体外表上的反射与折射。

1.根本要求〔1〕理解平面电磁波的特征〔2〕掌握平面电磁波在介质中的反射与折射2.重点、难点重点：平面电磁波在介质中的反射与折射难点：媒质中的色散，极化的断定，各向异性介质中的电磁波传播3.说明：该部分主要讲述平面电磁波在介质中转播和界面有关问题三、一些根本问题：一、矢量分析与场论根底矢量及矢量的根本运算；场的概念、矢量场和标量场；源的概念、场与源的关系；标量函数的梯度，梯度的意义；正交曲线坐标系的变换，拉梅系数；矢量场的散度，散度的意义与性质；矢量函数的旋度，旋度的意义与性质正交曲线坐标系中散度的计算公式；矢量场的构成，Helmholtz定理；正交曲线坐标系中散度的计算公式二、 宏观电磁场实验定律库仑定律，电场的定义，电场的力线； 静电场的性质〔静电场的散度、旋度及电位概念〕；Ampere定律；磁感应强度矢量的定义，磁场的力线；恒定电流磁场的性质〔磁场的散度、旋度和矢势概念〕；Faraday电磁感应定律，电磁感应定律的意义；电流连续原理〔或称为电荷守恒定律〕电磁场与带电粒子的互相作用力，Lorentz力公式三、 介质的电磁性质电磁场与介质的互相作用的物理过程；介质极化，磁化、传导的宏观现象及其特点；介质的极化现象及其描绘方法，电位移矢量；介质的磁化现象及其描绘方法，磁场矢量；介质的传导现象及其描绘方法，欧姆定律；介质的根本分类方法及电磁特性参数与物质本构方程；极化电流、磁化电流与传导电流产生原因及其异同点；介质的色散及其产生的原因，色散在通信中带来的问题；四、宏观Maxwell方程组静态电磁场与电流连续性原理的矛盾；位移电流概念及其意义；宏观电磁场运动的Maxwell方程组；Maxwell方程组的物理意义；宏观Maxwell的微分形式、积分形式、边界条件；宏观Maxwell方程组的完备性；电磁波方程、根本解及其根本性质。

五、静态电磁场电位〔势〕函数与电场的关系，静电场方程；磁矢势与恒定电流磁场，磁矢势的方程；磁场的标量位函数，磁标位及其方程；静态电磁场的边界条件；导体系统的电容； 载流线圈的电感；静态电磁场的能量；静态电磁场中导体系受力六、 静态电磁场的求解静态电磁场的根本问题；静态电磁场唯一性定理及其意义；别离变量的主要思想、方法和关键问题；积分变换的主要思想、方法和关键问题；Green函数方法的根本原理和物理意义；Green函数的互易性原理及其意义；Green函数方法求解根本问题的解； 镜像法的原理，应用条件和物理意义；应用镜像法求静态电磁场典型问题的解七、 势函数的展开及应用静电场势函数的电多极矩展开；电多极矩的定义及意义；小电荷体系与外场互相作用能；应用虚功原理及其在电磁场体系受力和力矩的应用八、 时变电磁场时变电磁场的根本方程和根本问题； 时变电磁场的势函数；势函数的非唯一性原因；标准变换与标准变换的不变性；库仑标准，Lorentz标准变换；D’Alembert方程及其解，推延势的物理意义；电磁场的能量和能流密度—Poynting定理；电磁波传输系统工作原理；时变电磁场与时谐电磁场的关系；时变电磁场的时谐展开及其意义；时谐电磁场的势函数及其方程；为什么时谐电磁场不需要初始条件；时变电磁场的初始条件及其影响。

九、 时谐电磁场的求解方法无界空间时谐电磁场的根本解，平面电磁波；平面电磁波的根本性质；产生这些性质的物理原因；平面电磁波的极化特性及其描绘方法；时谐电磁场的别离变量方法及其原理；时谐电磁场的积分变换方法及其原理；时谐电磁场的Green函数方法及其原理；时谐电磁场的镜像原理方法及其原理；无源空间时谐电磁场的独立分量十、 电磁波的辐射电磁波辐射的机理、过程与计算公式；辐射场的三个区域划分方法，场的构造与特点；电〔磁〕偶极子的辐射特性；电〔磁〕偶极子不同辐射才能的物理原因；天线辐射电磁波的极化特性； 天线的根本概念、根本参数及其意义；相控阵天线的根本概念，工作原理及其应用；设计辐射圆极化电磁波的天线系统十一、 广义Maxwell方程组Maxwell方程的对称性，对偶原理；对偶原理在对偶方程求解中的应用〔电磁的对偶性〕；广义Maxwell方程组，等效磁荷和磁流概念；等效磁荷和磁流的物理意义及其等效方法；应用广义Maxwell方程组求解缝隙天线的辐射；时变电磁场的镜像原理、方法与应用；缝隙天线及其辐射性质十二、 电磁波的传播电磁波波阻抗概念，等效阻抗及其应用；平面波的反射、折射及应用，全反射现象；导电介质中的电荷分布特点； 导电介质中电磁波方程，复介电常数；导电介质中波矢量，衰减常数、相位常数；导电介质中电磁波的传播特点，趋肤效应；导电介质中电场、磁场的能量关系；电磁波相速度、群速度和能量传播速度；色散介质中电磁波信号传播的特点和问题；电磁波的绕射现象，Huygens-Fresnel原理；Kirchhoff公式，小孔衍射；电离层的形成及其根本常数，等离子体的根本特性；磁化等离子体的张量介电常数；电离层中平面电波传播根本特点及应用。

十三、 电磁波的传输电磁波的传输与传播之间的异同点；电磁波传输系统应具有那些特点；双导线、同轴线、波导等传输电磁波差异原因十四、 电磁场与电磁波的应用问题电磁场在卫星通信中的应用；电磁波在挪动通信中的应用；雷达工作的根本原理；雷达目的参数测量的根本方法和原理；地波雷达和天波雷达工作原理；对潜〔艇〕通信的困难及其特点；卫星定位系统的工作的原理和定位方法；理解电磁波的频谱构造及其应用特点。