電磁場(chǎng)課件第一章電磁場(chǎng)的媒質(zhì)邊界條件第1頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月邊界條件問(wèn)題的由來(lái)：實(shí)際問(wèn)題所涉及的場(chǎng)域中往往會(huì)有幾種不同的介質(zhì)，在介質(zhì)邊界處場(chǎng)量會(huì)發(fā)生躍變，不再滿足麥克斯韋方程的微分形式，需要對(duì)邊界附近場(chǎng)量施以一定限制條件。什么是邊界條件：把兩種媒質(zhì)界面兩側(cè)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的關(guān)系叫做媒質(zhì)分界面上的邊界條件。邊界條件如何求得：可以用積分形式的麥克斯韋方程導(dǎo)出。結(jié)果證明：時(shí)變場(chǎng)的邊界條件與靜態(tài)場(chǎng)的完全相同。第2頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁場(chǎng)的邊界條件1.1電場(chǎng)的邊界條件1.2磁場(chǎng)的邊界條件1.3理想導(dǎo)體與介質(zhì)分界面上的邊界條件第3頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1電場(chǎng)強(qiáng)度的邊界條件1電場(chǎng)的通量和環(huán)量2積分環(huán)路和通量曲面的選擇第4頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)路圍面法向第6頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系兩種媒質(zhì)界面處電場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量相等（無(wú)條件連續(xù)）

第7頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4電通密度的關(guān)系兩種媒質(zhì)的界面處，電通量密度的法向分量有條件連續(xù)。當(dāng)媒質(zhì)界面上沒(méi)有自由電荷分布時(shí)，電通量密度的法向分量有條件連續(xù)。電場(chǎng)強(qiáng)度法向分量總是不連續(xù)的，除非兩種介質(zhì)的介電常數(shù)相等。第8頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5電力線折射定律邊界處電力線不再連續(xù)變化，變化規(guī)律類似于光線的折射。第9頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6兩種導(dǎo)電介質(zhì)恒流電場(chǎng)的邊界條件電場(chǎng)強(qiáng)度的切向連續(xù)變化，而法向量不連續(xù)變化。第10頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7靜電場(chǎng)位函數(shù)的邊界條件絕緣不導(dǎo)電介質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)第11頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2磁場(chǎng)的邊界條件1磁場(chǎng)的環(huán)量和通量2積分環(huán)路和通量曲面的選擇第12頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系在兩種媒質(zhì)界面處，磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量是有條件連續(xù)的。第14頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4磁通密度的關(guān)系在兩種媒質(zhì)的界面處，磁通密度矢量的法向分量無(wú)條件連續(xù)。第15頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5磁力線折射定律邊界處磁力線（H線）不再連續(xù)變化，變化規(guī)律類似于光線的折射。第16頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3理想導(dǎo)體與介質(zhì)分界面上的邊界條件1均勻?qū)w內(nèi)部的電荷分布

均勻?qū)w內(nèi)的電荷密度是隨時(shí)間呈現(xiàn)指數(shù)衰減的，在一定時(shí)間以后，導(dǎo)電介質(zhì)中就不存在電荷，這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短用一個(gè)特征時(shí)間來(lái)描述。第17頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2良導(dǎo)體的條件

電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時(shí)，只要滿足電磁波周期大于導(dǎo)電介質(zhì)的特征時(shí)間，則這種導(dǎo)電介質(zhì)對(duì)于這種電磁波來(lái)說(shuō)是一種良導(dǎo)體。根據(jù)這個(gè)條件，在微波段一般的金屬導(dǎo)體都可以看成良導(dǎo)體。良導(dǎo)體內(nèi)部可以認(rèn)為不存在電荷分布。第18頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3理想導(dǎo)體內(nèi)部的電磁場(chǎng)

理想導(dǎo)體內(nèi)部不存在電場(chǎng)，只要電場(chǎng)不為零，在電場(chǎng)的作用下就會(huì)有自由電荷分布，另外導(dǎo)體內(nèi)的電流密度會(huì)成為無(wú)窮大，這是不符合物理的。由麥克斯韋第二方程可得理想導(dǎo)體中的時(shí)變磁場(chǎng)也必為零。第19頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4理想導(dǎo)體表面的邊界條件理想導(dǎo)體表面只能存在法向電場(chǎng)和切線磁場(chǎng)。第20頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第21頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)邊界條件邊界條件工程應(yīng)用

利用邊界條件能控制電磁場(chǎng)的分布和電磁波的傳播，從而實(shí)現(xiàn)電磁波的導(dǎo)行，尤且是導(dǎo)體表面邊界條件的應(yīng)用。第22頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以理想導(dǎo)體為邊界的區(qū)域中，空間電磁場(chǎng)可以看成是源電荷、電流激發(fā)場(chǎng)與導(dǎo)體表面感應(yīng)電荷，電流激發(fā)場(chǎng)（散射場(chǎng)）的疊加。在一定條件下，散射場(chǎng)可以等效為位于導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)等效像電荷、電流