电磁场基本理论

电磁场基本理论第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一数值法：全貌框图第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一电磁场基本理论

Section1:Maxwell'sEquations

Maxwell基本方程组、力学关系、本构关系、边界条件、电荷与能量守恒定理、Poynting‘s定理、介质电磁模型、导体电磁模型、等离子电磁模型*问题考虑？？？主要知识点：第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.1Maxwell’sEquationsThequantitiesDandBaretheelectricandmagneticfluxdensitiesandareinunitsof[coulomb/m2]and[weber/m2],or[tesla].Bisalsocalledthemagneticinduction.ThequantitiesρandJarethevolumechargedensityandelectriccurrentdensity(chargeflux)ofanyexternalcharges第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Thechargeandcurrentdensitiesρ,Jmaybethoughtofasthesourcesoftheelectromagneticfields.Thegeneratedelectricandmagneticfieldsareradiatedawayfromthesesourcesandcanpropagatetolargedistancestothereceivingantennas.Awayfromthesources,thatis,insource-freeregionsofpace,Maxwell’sequationstakethesimplerform:1.1Maxwell’sEquations第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.2LorentzForceTheforceonachargeqmovingwithvelocityvinthepresenceofanelectricandmagneticfieldE,BiscalledtheLorentzforceandisgivenby:Volumechargeandcurrentdistributionsρ,Jarealsosubjectedtoforcesinthepresenceoffields.IfJarisesfromthemotionofchargeswithinthedistributionρ,thenJ=ρv第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Thequantityv·f=ρv·E=J·Erepresentsthepowerperunitvolumeoftheforcesactingonthemovingcharges,thatis,thepowerexpendedby(orlostfrom)thefieldsandconvertedintokineticenergyofthecharges,orheat.Ithasunitsof[watts/m3].Wewilldenoteitby1.2LorentzForceWewillfindthatelectromagneticenergyflowingintoaregionwillpartiallyincreasethestoredenergyinthatregionandpartiallydissipateintoheat第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.3ConstitutiveRelations第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.3ConstitutiveRelations第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Ininhomogeneousmaterials,thepermittivitydependsonthelocationwithinthematerial:Inanisotropicmaterials,dependsonthex,y,zdirectionandtheconstitutiverelationsmaybewrittencomponent-wiseinmatrix(ortensor)form:Innonlinearmaterials,maydependonthemagnitudeEoftheappliedelectricfieldintheform:1.3ConstitutiveRelations第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Materialswithfrequency-dependentdielectricconstant(ω)arereferredtoasdispersive.1.3ConstitutiveRelations第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.4BoundaryConditionsTheboundaryconditionsfortheelectromagneticfieldsacrossmaterialboundariesaregivenbelow:第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.5ConservationLaws第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.5ConservationLaws第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期一第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.8HarmonicTimeDependenceThroughtheinverseFouriertransform,generalsolutionsofMaxwell’sequationcanbebuiltaslinearcombinationsofsingle-frequencysolutions:第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Someinterestingtimeaveragesinelectromagneticwaveproblemsarethetimeaveragesoftheenergydensity,thePoyntingvector(energyflux),andtheohmicpowerlossesperunitvolume.第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.9.1SimpleModelsofDielectrics：电子基本电量；E：电场强度m:电子质量：自谐振频率；：电场频率第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.9SimpleModelsofDielectrics

第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期一ConductorsSinceinametaltheconductionchargesareunbound,wemaytake第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期一1.9.2SimpleModelsConductors第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Thesteady-statecurrentdensityresultsintheconventionalOhm’slaw:PowerLossesTodescribeamaterialwithbothdielectricandconductivityproperties,theconceptofeffectivedielectricconstantisused.1.9.2SimpleModelsConductors第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期一Aconvenientwaytoquantifythelossesisbymeansofthelosstangentdefinedintermsoftherealandimaginarypartsoftheeffectivedielectricconstant:Theohmic