电磁场课件-第一章电磁场的数学物理基础-2013new讲述.ppt

工 程 电 磁 场 主 讲：马忠丽 联系电话自动化学院 31#305室 COLLEGE OF AUTOMATION , HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY 第一章 学习内容 引言 1.1 电磁场物理模型的构成 1.2 矢量分析 1.3 场论 1.4电磁场基本规律-麦克斯韦方程组 本章小结 重点内容 电磁场的应用 教 学 内 容 主要知识点 课程的重要意义 课程发展历史 课程体系及学习方法 课程考核方式 重点和难点 作业 了解电磁场的理论体系 备注 1.1 引言 引 言 一 课程在电子信息工程中的地位和作用 电路理论和电磁场理论均是电气工程与电子信息工程学科基础课程。 电路理论：提供了计算由集总元件联接起来的网络和系统行为的方法和理论。 电磁场理论：提供了解决所有电气工程与电子工程问题的根本计算方法和理论。 1.几门重要基础课程 2.电磁场在几个领域的应用简介 1）电气工程领域（Electrical Engineering ） 能量的转换、传输、分配和利用 电力系统+电工装备 设备：旋转电机、变压器、电压电流互感器、开关设备等。 系统：发电厂、输电线路、变电站、换流站等。 变电站 2）电子与信息工程领域 信息的发送、传输、接收与转换 通信与信息系统+电子与信息设备 设备：电波设备、天线、雷达、卫星、光纤、大规模集成电路和芯片等。 系统：各类通信系统（有线和无线）等。 3）科学研究 发现自然中的科学规律，反之利用发现的科学规律为人类服务。 科学实验、新能源、生物电磁等。 4）国家安全 军事应用是创新的原动力。 高功率电磁脉冲武器、电磁干扰、电子战等。 电磁脉冲武器模拟图 以谐振方式产生高频电波，最后由微波天线对着指定方向发射出电磁脉冲波。 美国海军作战中心未来先进武器作战系统 5）其他应用领域 电磁兼容、无损电磁探伤、磁悬浮、超导、遥感、遥测、遥控等。 电磁场理论 是理解、发展和实现一切与电磁现象与电磁效应相关技术必不可少的知识本源。 二 课程的发展历史 三 课程特色及学习方法 课程学时:32学时 课程的特色：体系完整、逻辑性强、内容抽象。 教材特色：理论与工程相结合、突出理论应用。 学习方法建议：注重物理概念，强调数学方法，通过例题和习题充分理解电磁场理论。 四 课程内容和考核方式 教材：工程电磁场原理 第二版 倪光正 课程内容: 第一章： 引言及电磁场的数学物理基础 8学时 第二章： 静态电磁场1：静电场 6学时 第三章： 静态电磁场11：恒定电流的电场和磁场 6学时 第四章： 动态电磁场1：基本理论与准静态电磁场 6学时 第五章： 动态电磁场11：电磁辐射与电磁波 6学时 考核方式: 到课3%： 作业及平时测试17%： 期末考试80% 重点内容 教 学 内 容 主要知识点 回忆物理学中电磁学中的基本概念，了解源量、场量、媒质的电磁性能参数以及媒质的本构关系方程。 重点和难点 媒质的本构关系方程的作用。 作业 回顾大学物理中学习的有关电磁场的基本概念 备注 1.1 电磁场物理模型的构成 根据电磁现象和过程分析的物理模型构造的本质，可建立如下电磁场分析与电路分析的物理模型之间的对比关系。 电路分析： 电磁场物理模型的构成 电磁场分析： 以上电磁场与电路分析的求解过程均可归结为： (1)?给出与所分析的物理模型对应的基本规律性的数学描述（泛定方程）及其定解条件，即构造相应的数学模型； (2)?运用相应的分析计算方法； (3)?解出数学模型中的待求物理量，即得所分析问题的确定解。 1.1.1电磁场的基本物理量—源量和场量 源量——激励（输入） 电荷：点电荷、体电荷、面电荷、线电荷 电流：电流密度 场量——响应（输出） 电场强度E（x,y,z,t） 磁感应强度B(x,y,z,t) 2.源量（电流） 方向:为正电荷运动的方向。 面电流密度 (简称电流密度)：单位时间内通过垂直电流流动方向单位面积的电量。 一 源量——激励（输入） 1.源量（电荷） 2.磁感应强度（磁通密度B）：描述运动电荷受到的磁场力。 二 场量——响应（输出） 1.电场强度（E）：电场强度即单位电荷受到的电场力。 研究和分析的首要任务：在给定源量的作用下求其电场强度E（r,t）随空间和时间变化的规律性。 研究和分析的首要任务：磁感应强度B（r,t）随空间和时间变化规律的分析。 1.1.2 电磁场中的媒质及其电磁性能参数 电磁现象取决于：构成装置和各种煤质的几何结构和电