电磁场理论要点
2025-04-14 16:30:20 0 举报AI智能生成
电磁场理论要点
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大纲/内容
麦克斯韦方程组
高斯定律（电场）
描述电荷如何产生电场
电场线始于正电荷，终于负电荷
电场线的密度与电荷量成正比
数学表达式：∇·E = ρ/ε₀
E 表示电场强度
ρ 表示电荷密度
ε₀ 是真空电容率
高斯定律（磁场）
描述磁单极子不存在
磁场线是闭合的，没有起点和终点
数学表达式：∇·B = 0
B 表示磁感应强度
法拉第电磁感应定律
描述时间变化的磁场如何产生电场
电场的产生与磁场的变化率成正比
数学表达式：∇×E =∂B/∂t
E 表示电场强度
B 表示磁感应强度
t 表示时间
安培定律（含麦克斯韦修正项）
描述电流和时间变化的电场如何产生磁场
磁场的产生与电流和电场变化率成正比
数学表达式：∇×B = μ₀(J + ε₀∂E/∂t)
B 表示磁感应强度
μ₀ 是真空磁导率
J 表示电流密度
电磁波
电磁波的产生
由振荡的电荷产生
电荷的加速运动会辐射出电磁波
电磁波的传播
无需介质，可在真空中传播
电磁波是横波，电场和磁场相互垂直
电磁波的性质
具有能量和动量
电磁波携带能量，可以对物体产生作用
传播速度等于光速
在真空中速度为 c = 1/√(μ₀ε₀)
电磁波谱
可见光
人眼可见的电磁波部分
波长范围大约在 400-700 纳米
红外线
比可见光波长更长的电磁波
通常用于热成像
紫外线
比可见光波长更短的电磁波
可用于消毒和化学反应
X射线和伽马射线
波长极短，能量极高的电磁波
可用于医学成像和治疗
电磁场的应用
无线电通信
利用电磁波传输信息
包括广播、电视、手机通信等
雷达技术
利用电磁波探测物体位置和速度
广泛应用于航空、航海和气象监测
医学成像
利用不同波长的电磁波进行诊断
如 X 射线成像、MRI、超声波成像等
电力传输
利用电磁场传输电能
如无线充电技术、输电线路等
电磁场的测量
电场强度测量
使用电场计或探针测量电场强度
可以是静态电场或变化电场
磁场强度测量
使用磁力计或霍尔效应传感器测量磁场强度
可以是静态磁场或变化磁场
电磁波功率测量
使用功率计或频谱分析仪测量电磁波功率
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