电磁场与电磁波（第五版）教学课件.pptxVIP

电磁场与电磁波（第五版）本课程介绍电磁场与电磁波的基本理论和应用。第五版更新了内容，涵盖了必威体育精装版的研究成果和技术发展。作者：

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第1章绪论本教材以严谨性、系统性和实用性为原则，讲解电磁场的理论基础和应用。重点介绍电磁场的基本概念、定律、计算方法和应用，并涵盖必威体育精装版的研究成果和技术发展。

1.1电磁现象的发现与发展古代文明早在古代，人们就发现了磁石的吸引力，并利用磁石指南针进行航海。古希腊人发现琥珀摩擦后能吸引轻小物体的现象，称为“静电现象”。近代科学17世纪，威廉·吉尔伯特进行了磁现象的系统研究，并提出了地球本身就是一个巨大的磁体。18世纪，富兰克林对静电现象进行了深入研究，并提出了电荷守恒定律。

1.2电磁学的基本概念电场电场是由静止或运动的电荷产生的，描述电荷之间相互作用力的空间。磁场磁场是由运动电荷产生的，描述磁体之间相互作用力的空间。电磁场电场和磁场相互联系、相互作用，统称为电磁场。电磁波电磁场在空间中的传播形式，由交变电场和交变磁场相互耦合形成。

1.3电磁学的研究方法实验方法通过实验验证电磁现象，并根据实验结果建立理论模型，如库仑定律、安培定律等。理论推导基于实验结果和基本物理定律，通过数学推导建立电磁场理论，例如麦克斯韦方程组。数值模拟利用计算机程序模拟复杂电磁场问题，例如电磁波的传播、天线的设计等。

第2章静电场静电场是电荷在空间中产生的静止电场，它是由静止电荷产生的电场，是电磁学中最基本的概念之一，也是电磁现象的基础。本章主要介绍静电场的概念、性质、计算方法和应用，以及与静电场相关的物理量，如电场强度、电势、电容等。

2.1静电场的基本概念1电荷电荷是物质的一种基本属性，是构成物质的基本粒子所带的属性。2库仑定律库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力，该力与电荷量成正比，与距离平方成反比。3电场电场是由电荷产生的空间区域，其存在可通过电场力来感知。4电场强度电场强度是描述电场强弱的物理量，其定义为单位正电荷所受的电场力。

2.2静电场的描述1电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。2电势电势是描述电场中某一点的能量水平。3电场线电场线是用来描述电场方向和强度的工具。

2.3静电场的计算1库仑定律计算点电荷产生的电场强度2高斯定理计算具有对称性的电场分布3叠加原理计算多个点电荷产生的电场4电势计算电场中的电势分布静电场的计算方法多种多样。库仑定律是基本定律，可以用来计算点电荷产生的电场强度。高斯定理可以用来计算具有对称性的电场分布，例如球形对称、柱形对称等。对于多个点电荷产生的电场，可以利用叠加原理进行计算。此外，电势的概念也可以用来简化电场计算。利用这些方法，我们可以有效地计算各种静电场。

2.4静电场的边界条件等势面等势面是由相同电势的所有点组成的表面。在等势面上，电场力不做功，因此带电粒子在等势面上移动时不改变其电势能。电场线电场线是描述电场方向和强弱的曲线。电场线总是从正电荷开始，终止于负电荷。电场线越密集，电场强度越大。介质界面介质界面是指两种介质之间的边界。在介质界面上，电场线会发生折射，折射角的大小取决于两种介质的介电常数。导体表面在静电平衡状态下，导体内部的电场强度为零。导体表面的电场线垂直于导体表面，电场强度与导体表面上的电荷密度成正比。

2.5静电场中的能量电势能静电场中，电荷所具有的能量。电场能量静电场本身所具有的能量。电势能是电荷在电场中位置的函数，而电场能量是整个电场空间的属性，与电荷无关。

第3章静磁场静磁场是磁场的一种特殊形式，是指在时间上不随时间变化的磁场。它是电磁学中重要的研究对象之一，在工程应用中也有广泛的应用。

3.1静磁场的基本概念磁场磁场是由运动电荷或电流产生的空间区域。磁感应强度磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量。磁力线磁力线是用来描述磁场方向的曲线，磁力线总是闭合的。磁通量磁通量是用来描述通过某一面积的磁力线条数的物理量。

3.2静磁场的描述静磁场由磁场强度矢量H描述，它是反映磁场强弱和方向的物理量。1磁感应强度B表征磁场的本质，它是由运动电荷产生的磁场。2磁场强度H反映磁场强弱和方向的物理量。3磁通量通过某一面积的磁力线数目。4磁势描述磁场的势能。静磁场是由稳恒电流产生的磁场，它不会随时间变化。

3.3静磁场的边界条件边界条件描述磁场在不同介质交界面上的性质。切向边界条件磁场强度矢量在边界上的切向分量连续。法向边界条件磁感应强度矢量在边界上的法向分量连续。

3.4静磁场中的能量静磁场中的