《电磁场与电磁能》课程PPT教学课件（杨儒贵版）第一章 矢量分析

数学基础1，失量分析2，静电场3，静电场的边值问题静态场4，恒定电流场5，恒定磁场建立电与磁的关系6,电磁感应7.时变电磁场8,平面电磁波时变场9,导行电磁波10,电磁辐射及原理

1, 矢量分析 2, 静电场 3, 静电场的边值问题 4, 恒定电流场 5, 恒定磁场 6, 电磁感应 7, 时变电磁场 8, 平面电磁波 9, 导行电磁波 10,电磁辐射及原理 数学基础 时变场 建立电与磁的关系 静态场

前言电场和磁场静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用，这种场称为电场。不随时间变化的电场称为静电场。运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。不随时间变化的磁场称为恒定磁场

电 场 和 磁 场 前 言 运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和 载流导体有力的作用，这种物质称为磁场。不 随时间变化的磁场称为恒定磁场。 静止电荷产生的场表现为对于带电体有力 的作用，这种场称为电场。不随时间变化的电 场称为静电场

电磁波如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场及磁场也随时间变化，时变的电场与时变的磁场可以相互转化，不可分割，它们构成统一的时变电磁场。时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在空间形成了电磁波。静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分别进行研究。因此，本书先讨论静态场，然后再介绍时变电磁场

如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的 电场及磁场也随时间变化，时变的电场与时变的 磁场可以相互转化，不可分割，它们构成统一的 时变电磁场。 电 磁 波 时变电场与时变磁场之间的相互转化作用， 在空间形成了电磁波。静电场与恒定磁场相互无 关、彼此独立，可以分别进行研究。因此，本书 先讨论静态场，然后再介绍时变电磁场

物质属性电磁场与波虽然不能亲眼所见，但是客观存在的一种物质，因为它具有物质的两种重要属性：能量和质量。由于电磁场与波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性。电磁场与波既然是一种物质，它的存在和传播无需依赖任何媒质。在没有物质存在的真空环境中，电磁场与波的存在和传播会感到更加“自由”。因此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为6自由空间

物 质 属 性 电磁场与波既然是一种物质，它的存在和传播无 需依赖任何媒质。在没有物质存在的真空环境中， 电磁场与波的存在和传播会感到更加“自由”。因 此对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为 “自由空间”。 电磁场与波虽然不能亲眼所见，但是客观存在 的一种物质，因为它具有物质的两种重要属性：能 量和质量。由于电磁场与波的质量极其微小，因此， 通常仅研究电磁场与电磁波的能量特性

场与介质当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中将发生极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场，从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相互作用现象。为了研究方便起见，我们先介绍真空中的电磁场，然后再讨论媒质中的电磁场

当空间存在媒质时，在电磁场的作用下媒质中将发生 极化与磁化现象，结果在媒质中又产生二次电场及磁场， 从而改变了媒质中原先的场分布，这就是场与媒质的相 互作用现象。 场 与 介 质 为了研究方便起见，我们先介绍真空中的电磁场， 然后再讨论媒质中的电磁场

场与源电荷及电流是产生电磁场惟一的源。至今，人们尚未发现自然界中存在磁荷及磁流。然而，有时引入磁荷及磁流的概念是十分有益的，但是，它们仅仅是假想的。研究场与源的关系是电磁理论的基本问题之一。我们将要详述场与源，以及场与媒质之间的关系，并且给予严格的数学描述

电荷及电流是产生电磁场惟一的源。至今，人们尚 未发现自然界中存在磁荷及磁流。然而，有时引入磁 荷及磁流的概念是十分有益的，但是，它们仅仅是假 想的。 场 与 源 研究场与源的关系是电磁理论的基本问题之一。我 们将要详述场与源，以及场与媒质之间的关系，并且 给予严格的数学描述

历史的回顾年代国籍电磁现象发现者公元前600年琥珀吸力希腊人公元前300年磁石吸铁中国人指南针公元初中国人库仑法国1785库仑定律(1736-1806)奥斯特丹麦1820电流磁场(1777-1851)法拉第1831电磁感应英国(1791-1867)

历 史 的 回 顾 年 代 电磁现象 发 现 者 国 籍 公元前600 年 琥珀吸力 希 腊 人 公元前300 年 磁石吸铁 中 国 人 公元初 指 南 针 中 国 人 1785 库仑定律 库 仑 (1736 -1806) 法 国 1820 电流磁场 奥斯特 (1777 -1851) 丹 麦 1831 电磁感应 法拉第 (1791 -1867) 英 国

重大突破年代国籍电磁现象发现者位移电流麦克斯韦1873英国(1831-1879)麦克斯韦方程赫兹电磁波德国1887(1857-1894)意大利1895无线电马可尼俄国1895无线电波波夫

重 大 突 破 年 代 电 磁 现 象 发 现 者 国 籍 1873 位移电流 麦克斯韦方程 麦克斯韦 (1831-1879) 英 国 1887 电磁波 赫 兹 (1857-1894) 德 国 1895 无线电 马 可 尼 意大利 1895 无线电 波 波 夫 俄 国

工程应用静电复印、静电除尘以及静电喷漆等技术。是基于电场力的作用。电磁铁、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等技术，是利用磁场力的作用。当今的无线通信、广播、雷达、遥控、遥测，遥感、无线因特网、无线局域网、全球卫星定位光纤通信以及移动数字电视等信息技术，都是利用电磁波作为信息的载体

工 程 应 用 当今的无线通信、广播、雷达、遥控、遥测、 遥感、无线因特网、无线局域网、全球卫星定位、 光纤通信以及移动数字电视等信息技术，都是利 用电磁波作为信息的载体。 静电复印、静电除尘以及静电喷漆等技术， 是基于电场力的作用。 电磁铁、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等技 术，是利用磁场力的作用

伽利略卫星导航系统2003年欧盟斥资39亿美元研发伽利略卫星导航系统。该系统由30 颗卫星组成，其中3颗备用。地面上兴建两座控制中心，其定位精度为1~3m。伽利略系统服务分为两类，其中一类免费开放，另一类收费。我国也参加了这项伽利略卫星导航计划。2008年系统建成后，将打破美国GPS一统天下的垄断局面

2003年欧盟斥资39亿美元研发伽利略卫星 导航系统。该系统由 30 颗卫星组成，其中3 颗 备用。地面上兴建两座控制中心，其定位精度为 1~3m。伽利略系统服务分为两类，其中一类免 费开放，另一类收费。我国也参加了这项伽利略 卫星导航计划。2008 年系统建成后，将打破美 国GPS 一统天下的垄断局面。 伽利略卫星导航系统