.
第一部分:电磁场的数学工具和物理模型 来源:工程电磁场原理教师手册 场的概念;场的数学概念;矢量分析;
数学工具:在不同坐标系下的数学描述方法;巩固标量场梯度的概念和数学描述方法;掌握散度在直角坐标系下的表达形式;掌握旋度在直角坐标系下的表达形式;强调几个矢量分析的恒等式:???V?0(任何标量函数梯度的旋度恒等于零);??(??A)?0(任意矢量函数旋度的散度恒等于零);????A????A??A;??(?A)????A?A???;
??2???V??2V。
亥姆霍兹定理推导出:无旋场(场中旋度处处为零),但散度不为零;无散场(无源场):场中散度处处为零,但其旋度不为零;一般矢量场:场中散度和旋度均不为零。无限空间中的电磁场作为矢量场F(r)按定理所述,其特性取决于它的散度和旋度特性,而用公式可以表示为:F(r)????(r)???A(r),其中标量函数?(r)?1?'?F(r')dV',矢量函数?4?Vr?r'A(r)?1?'?F(r')dV',由此可见,无限空间中的电磁场F(r)唯一地取决于其散度和?4?Vr?r'旋度的分布。
散度定理——高斯定理;旋度定理——stokes定理
第二部分:静态电磁场——静电场 掌握电场基本方程,并理解其物理意义。
电场强度E与电位?的定义以及物理含义;理解静电场的无旋性,及电场强度的线积分与
资料.
.
路径无关的性质,以及电场强度与电位之间的联关系。
掌握叠加原理,对自由空间中的静电场,会应用矢量分析公式计算简单电荷分布产生的电场强度与电位;对于呈对称性分布的特征的场,能熟练地运用高斯定理求解器电场强度与电位分布。
了解媒介(电介质)的线性、均匀和各向同性的含义;了解电偶极子、电偶极矩的概念及其电场分布的特点。了解极化电荷、极化强度P的定义及其物理意义。连接通过极化电荷求极化电场分布的积分形式。
理解电位移矢量D的定义,以及D、E和P三者之间的关系。对电介质中的静电场,会求解其相应对称的场的分布。
掌握电位所满足的偏微分方程(泊松方程和拉普拉斯方程),以及E、D和?在不同媒介分界面上的衔接条件,能写出典型静电场问题所对应的数学模型——边值问题,并能求出一维边值问题的解,以及运用分离变量法求出在直接坐标系下二维边值问题的解。
理解边值问题解的唯一性定理。
掌握镜像法。能应用镜像法求解与圆柱、平板、球形导体相关,或以平面为界面的两种无限大的介质中的静电场问题。
掌握电容参数计算的原则与方法。了解多导体系统的部分电容、工作电容的概念。理解静电
资料.
.
屏蔽概念。
理解电场能量及能量密度的概念,掌握具有对称性场分布的电场能量及其能量密度的计算方法。
掌握基于电场强度定义公式的电场力的求取方法。理解广义力和广义坐标的概念、能量与力之间的功能平衡关系。会应用虚位移法求电场力。了解法拉第计算力的观点,并根据场图分析受力情况。
教学内容的体系框架:
资料.