2010.10.5
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电磁场的基本性质和方程
静电场的基本性质和方程
恒定磁场的基本性质和方程电磁波的辐射和传播
电磁场与煤质的相互作用问题
电磁场的数学物理方
法
电磁场边值问题的解
法
电磁场的基本理论
本书概况
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分离变量法
复变函数法
格林函数法
电磁场积分方程法计算机方法
以上各种方法都有其优点和局限性
学习目的：注意各种典型例题的解法和物理图像
电磁场的数学理论方法
电磁场中的
数学物理方法
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1)电磁场理论的早期研究
电、磁现象是大自然最重要的往来现象，也
最早被科学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家。
19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现电与磁的联系。但是由于这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。
1.磁场理论发展简史
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2)电磁场理论的建立
18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热是相互联系的。
奥斯特是谢林的信徒，他从1807年开始研究电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力作用于磁针。
1.磁场理论发展简史
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安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直，并定量建立了若干数学公式。
法拉第在谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用，磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈时；导线圈中就产生电流。这表明，电与磁之间存在着密切的联系。
1.磁场理论发展简史
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麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，发展了场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场；与变化着的磁场产生电场相对应。在此基础上提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律，称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。
1.磁场理论发展简史
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所谓电磁场，就是静止的电荷和运动的电荷在它们周围空间的效应。
描述电磁场的基本物理量：
E(电场强度)B(磁感应强度)
H(磁场强度)D(电位移矢量)
2.电磁场的基本性质和方程
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n·(B?-B?)=0
n·(D?-D?)=Ps
n×(E?-E?)=0
n×(H?-H?)=Js
2.电磁场的基本方程和衔接条件
▽·B=0
▽·D=P
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四个方程的物理意义
●
时变磁场将激发电场
●
电流和时变电场都会激发磁场
●
穿过任一封闭面的电通量等于此面所包围
的自由电荷电量
●
穿过任一封闭面的磁通量恒等于零
此外，
●
麦氏方程组中的四个方程并不都是独立
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关于边界条件的说明
任何分界面上E的切向分量连续
在分界面上若存在面电流(仅在理想导体表面上存在),H的切向分量不连续，其差等于面电流密度；否则，H的切向分量连续
在分界面上有面电荷(在理想导体表面上)
时，D的法向分量不连续，其差等于面电荷密度；否则，D的法向分量连续
任何分界面上B的法向分量连续
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3.静电场基本方程和衔接条件
基本方程：边界条件：
▽·D=Pn.(D-D?)=σ
▽×E=0n×(E?-E?)=0
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边界条件：
n×(H?-H?)=K
n.(B-B?)=0
基本方程：
▽×H=J
▽·B=0
4.恒定磁场基本方程和衔接条件
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5.电磁波的辐射和传播
·1.电磁波定义
·2.电磁波辐射定义
·3.电磁波传播：
1)理想介质
2)导电媒介
3)波导管中
4)同轴导线中
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6.电磁场与媒介的相互作用问题
·电介质极化、色散理论
·磁介质磁化
·铁介质磁化
·电磁场非线性
·超导体电磁性质和居间态
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谢谢!
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