电磁场理论复习提纲

电磁场理论复习提纲一、矢量分析与场论基础①正交曲线坐标系及变换，拉梅系数；②正交曲线坐标单位矢量及变换关系；③矢量及矢量的基本运算；④场的概念、矢量场和标量场；⑤源的概念、场与源的关系；⑥标量函数的梯度，梯度的意义与性质；⑦矢量场的散度，散度的意义与性质；⑧矢量函数的旋度，旋度的意义与性质⑨正交曲线坐标系中梯度、散度、旋度计算公式；⑩矢量场的构成，Helmholtz定理。二、宏观电磁场的实验定律①库仑定律，电场的定义，电场的力线；②静电场的性质（静电场的散度、旋度及电位概念）；③Ampere定律，电流元之间的作用力；④毕奥-沙伐尔定律，磁感应强度定义，磁场的力线；⑤恒定电流磁场性质（磁场的散度、旋度和矢势概念）；⑥Faraday电磁感应定律，电磁感应定律的意义；⑦电荷守恒定律（或称为电流连续原理）⑧电磁场与带电粒子相互作用力，Lorentz力公式；⑨宏观电场、磁场的激励源与完整定义；⑩宏观电磁场的矢量特性。三、介质的电磁性质①介质基本概念，场与介质相互作用的物理机制；②介质极化，磁化、传导的宏观现象及其特点；③介质的极化现象及其描述方法，电位移矢量；④介质的磁化现象及其描述方法，磁场矢量；⑤介质的传导现象及其描述方法，欧姆定律；⑥极化电流、磁化电流与传导电流产生原因及异同点；⑦介质的分类、电磁特性参数与物质本构方程；⑧介质的色散及其产生的原因，色散现象带来的问题。四、宏观Maxwell方程组①静态电磁场与电流连续性原理之间的矛盾；②位移电流概念、位移电流的实验基础及其意义；③宏观电磁场的Maxwell方程组及其对应实验；④宏观Maxwell的微分形式、积分形式、边界条件；⑤宏观Maxwell方程组的预言及其物理意义；⑥宏观Maxwell方程组的完备性问题、物质本构关系⑦宏观电磁场的应用领域及其求解方法。五、静态电磁场问题①电位（势）函数与电场的关系，静电场方程；②磁矢势与恒定电流磁场，磁矢势的方程；③磁场的标位函数，磁标位及其方程；④静态电磁场的边界条件；⑤静态电磁场的能量及其计算方法⑥静态场中荷电体系受力及其计算；⑦虚功原理概念及其应用；⑧理想导体几个问题（模型、静电平衡、电荷分布等）；⑨导体系统的电容，载流线圈的电感。六、静态电磁场问题及求解方法①静态电磁场的基本问题；②静态电磁场唯一性定理及其应用；③分离变量的主要思想、方法和关键问题；④积分变换的主要思想、方法和关键问题；⑤Green函数方法的基本原理和物理意义；⑥Green函数的互易性原理及其意义；⑦Green函数方法求解基本问题的解；⑧镜像法的原理，应用条件和物理意义；⑨应用镜像法求静态场典型问题的解。七、静态场的多极矩展开①静电场势函数的电多极矩展开；②电多极矩的定义及意义；③小电荷体系与外场相互作用能；④虚功原理及其在电磁场体系受力和力矩的应用。八、时变电磁场问题①时变电磁场的特点及其面临的主要问题；②理想介质情形下时变电磁场的波动方程；③时变场的势函数及其非唯一性问题；④势函数的库仑规范、Lorentz规范下的方程；⑤势函数的规范变换与规范变换的不变性；⑥理想状态下D’Alembert方程解及其物理意义；⑦时变电磁场的能量、能量传输和Poynting定理；⑧电磁场能量传输系统工作原理；⑨时变电磁场问题求解面临主要问题及处理方法；⑩时变电磁场与时谐电磁场的关系，时变场的时谐展开；⑪时谐电磁场的势函数及其方程；⑫时谐电磁场的复数表达；谐变电磁场的波动方程；⑬为什么时谐电磁场不需要初始条件；⑭时变电磁场的初始条件及其影响。九、时谐电磁场的求解方法①无界空间时谐电磁场方程的基本解—平面电磁波；②平面电磁波的基本性质；产生这些性质的物理原因；③平面电磁波的极化特性及其描述方法；④无源空间时谐电场与磁场的独立分量；⑤谐变电磁场同极化的干涉叠加、极化分解与叠加；⑥时谐电磁场的分离变量方法及其原理；⑦时谐电磁场的积分变换方法及其原理；⑧时谐电磁场的Green函数方法及其原理；⑨时谐电磁场的镜像原理方法及其原理。十、电磁波的辐射①电磁波辐射机理、辐射过程与计算公式；②辐射场的三个区域划分方法，场的结构与特点；③电（磁）偶极子的辐射特性；④天线辐射电阻、天线阻抗概念及其关系；⑤电（磁）偶极子不同辐射能力的物理原因；⑥天线辐射电磁波的极化特性；⑦接收天线的工作原理，天线的互易性原理；⑧天线方向性，利用天线方向性测量来波方向；⑨天线的基本概念、基本参数及其意义；⑩多元天线辐射场的叠加。十一、广义Maxwell方程组①Maxwell方程的对称性，对偶原理；②对偶原理的应用（电磁的对偶性）；③广义Maxwell方程组，等效磁荷和磁流概念；④等效磁荷和磁流的物理意义及其等效方法；⑤应用广义Maxwell方程组求解缝隙天线的辐射；⑥时变电磁场的镜像原理、方法与应用。十二、电磁波的传播①电磁波波阻抗概念，等效阻抗及其应用；②平面波的反射、折射及应用，全反射现象；③导电介质中的电荷分布特点；④导电介质中电磁波方程，复介电常数；⑤导电介质中波矢量，衰减常数、相位常数；⑥导电介质中电磁波的传播特点，趋肤效应；⑦导电介质中电场、磁场的能量关系；⑧电磁波相速度、群速度和能量传播速度；⑨色散介质中电磁波信号传播的特点和问题；⑩电磁波的绕射现象，Huygens-Fresnel原理；⑪Kirchhoff公式，小孔衍射；⑫电离层的形成及基本常数，等离子体基本特性；⑬磁化等离子体的张量介电常数；⑭电离层中平面电波传播基本特点及应用。十三、电磁波的传输①电磁波的传输与传播之间的异同点；②电磁波传输系统应具有那些特点；③双导线、同轴线、波导等传输电磁波差别原因。十四、电磁场与电磁波的应用问题①电磁场在卫星通信中的应用；②电磁波在移动通信中的应用；③雷达工作的基本原理；④雷达目标参数测量的基本方法和原理；⑤地波雷达和天波雷达工作原理；⑥对潜（艇）通信的困难及其特点；⑦卫星定位系统的工作的原理和定位方法；⑧了解电磁波的频谱结构及其应用特点。