《电磁电子理论》课件.pptVIP

*****************课程导言课程目标本课程旨在帮助学生深入理解电磁电子理论，并为后续相关课程奠定坚实基础。课程内容课程涵盖静电场、电流与电阻、电磁感应、交流电路、电磁波、电磁兼容性、半导体器件等重要内容。静电场定义静电场是由静止电荷产生的电场，它不随时间变化。特征静电场中电场强度和电势都与时间无关。静电场的基本定义静电场是由静止电荷产生的电场。静电场对带电粒子有力的作用。静电场中存在着电势能。库仑定律吸引力异性电荷相互吸引。排斥力同性电荷相互排斥。电场强度定义电场强度是描述电场强弱和方向的物理量，它是一个矢量。单位电场强度的单位是牛顿/库仑(N/C)或伏特/米(V/m)。方向电场强度的方向是指正电荷在电场中所受力的方向。静电通量和高斯定理1定义静电通量表示电场穿过一个封闭曲面的总量。2公式Φ=∫E?dA，其中E是电场强度，dA是曲面的微元面积。3高斯定理穿过一个封闭曲面的静电通量等于封闭曲面内所包含的总电荷量除以ε0。4应用高斯定理可用于计算对称电荷分布产生的电场。静电势能和电势电势能电势能是指电荷在电场中具有的能量，它与电荷的电量和电场强度有关。电势电势是电场中某一点的电势能与单位正电荷之比，它表示该点电场的能级。电势差电势差是指电场中两点之间的电势之差，它表示这两点之间电场做功的能力。电介质极化电介质材料的分子在电场作用下发生重新排列，从而形成电偶极矩。介电常数电介质材料对电场的减弱程度，反映了材料极化程度。电容率电介质材料中电场的强度与电场力之间的关系。电容器电荷存储电容器可以储存电荷，并在需要时释放。能量储存电容器储存的电荷代表着电能的储存。电路应用电容器在电子电路中广泛应用，例如滤波、耦合等。电流和电阻电流是电荷的定向移动，而电阻则是材料对电流的阻碍作用。二者紧密相关，共同构成了电路的基本要素。电流的基本定义电荷流动电流是电荷的有序运动。电荷的运动方向被定义为电流的方向。电流单位电流的国际单位是安培(A)，它表示每秒通过导体横截面的电荷量。电流类型电流可以是直流(DC)或交流(AC)。直流电的流动方向恒定，交流电的流动方向随时间变化。欧姆定律基本公式欧姆定律描述了电流、电压和电阻之间的关系。应用范围它适用于许多电气和电子电路的分析和设计。重要性欧姆定律是电磁电子理论中的基础定律之一。电能和焦耳定律电能电能是电流做功的能力，是衡量电能多少的物理量。焦耳定律焦耳定律描述了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。电磁诱导现象当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。此现象称为电磁感应现象。它是一种重要的物理现象，是发电机、电动机等许多电气设备工作的基础。法拉第电磁感应定律1磁通量变化当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电动势。2感应电动势大小感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。3感应电流方向感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量变化。自感和互感自感当线圈中的电流发生变化时，线圈本身会产生感应电动势，这种现象称为自感。互感当一个线圈中的电流发生变化时，它会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感。交流电路交流电路是指电流方向随时间周期性变化的电路。特点交流电路的特点是电流方向随时间周期性变化，并且电压和电流也随时间周期性变化。应用交流电路广泛应用于电力系统、电子设备、通信等领域。电磁波概述电磁波定义电磁波是一种由振荡的电场和磁场组成的波，以光速传播。电磁波产生电磁波是由加速运动的带电粒子产生的，例如振荡的电偶极子。电磁波传播电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播，但速度会发生变化。麦克斯韦方程组高斯定律描述电场的性质，与电荷之间的关系高斯磁定律描述磁场的性质，磁单极不存在法拉第电磁感应定律变化的磁场产生电场安培环路定理变化的电场产生磁场电磁波的传播电磁波的生成当电荷加速运动时，会产生变化的电场和磁场，并以波的形式向外传播，即电磁波。电磁波的传播方式电磁波在真空中以光速传播，其传播速度与介质的性质有关。电磁波的特性电磁波具有波粒二象性，既具有波动性，也具有粒子性。电磁波的频谱无线电波用于广播、电视、通信等微波用于微波炉、卫星通信、雷达等红外线用于热成像、遥感等可见光人眼可以感知的光线电磁兼容性定义是指设备或系统在电磁环境中正常工作的能力，而不会对自身或周围其他设备产生不可接受的电磁干扰。重要性电磁兼容性对于确保电子设备和系统正常运行至关重要