从给定的试卷题目及其部分解答中，我们可以总结出关于电磁场与电磁波的重要知识点，这些知识点涵盖了电磁学的基础理论及应用，对于深入理解和掌握电磁现象具有重要意义。
### 麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是电磁学的基石，描述了电场与磁场之间的相互作用。在均匀、理想介质中，无源条件下，积分形式的麦克斯韦方程组可以表示为：
\[
\begin{cases}
\oint_{\partial S} \mathbf{D} \cdot d\mathbf{l} = Q_f \\
\oint_{\partial S} \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = 0 \\
\oint_{\partial S} \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} = -\frac{\partial}{\partial t} \iint_S \mathbf{B} \cdot d\mathbf{S} \\
\oint_{\partial S} \mathbf{H} \cdot d\mathbf{l} = I_f + \frac{\partial}{\partial t} \iint_S \mathbf{D} \cdot d\mathbf{S}
\end{cases}
\]
其中，$\mathbf{D}$ 是电位移，$\mathbf{B}$ 是磁感应强度，$\mathbf{E}$ 是电场强度，$\mathbf{H}$ 是磁场强度，$Q_f$ 是自由电荷，$I_f$ 是自由电流。
### 电磁场的边界条件
在两种理想介质间的交界面上，电磁场的边界条件描述了电场、磁场以及电荷、电流在界面两侧的连续性和跳变情况。对于理想介质间带有面密度为$\rho_s$的自由电荷，交变电磁场的边界条件可表达为：
\[
\begin{cases}
\mathbf{n} \cdot (\mathbf{D}_2 - \mathbf{D}_1) = \rho_s \\
\mathbf{n} \cdot (\mathbf{B}_2 - \mathbf{B}_1) = 0 \\
\mathbf{n} \times (\mathbf{E}_2 - \mathbf{E}_1) = 0 \\
\mathbf{n} \times (\mathbf{H}_2 - \mathbf{H}_1) = \mathbf{J}_s
\end{cases}
\]
这里，$\mathbf{n}$ 是界面法向量，$\mathbf{J}_s$ 是表面电流密度。
### 矩形金属波导中的TE10模式
矩形金属波导中采用TE10模（横电模）作为传输模式有多个优点：
1. **结构简单**：TE10模式只包含单个主模，易于分析和设计。
2. **低损耗**：TE10模式的电场分布使得能量主要集中在波导中心，减少了壁面损耗。
3. **高效率**：TE10模式能有效传输能量，适用于高频通信和微波工程。
### 媒质间的电场振幅变化
当均匀平面波从媒质1垂直入射到媒质2的边界时，电场振幅的变化取决于两种媒质的介电常数$\varepsilon_1$和$\varepsilon_2$的相对大小：
1. 当$\varepsilon_1 < \varepsilon_2$时，边界上的电场振幅大于入射波电场振幅，这是因为折射角大于入射角，部分入射能量被反射，导致边界处电场增强。
2. 当$\varepsilon_1 > \varepsilon_2$时，边界上的电场振幅小于入射波电场振幅，这是因为大部分能量透过边界进入第二种媒质，导致边界处电场减弱。
### 平面波的H场和坡印廷矢量
对于自由空间中传播的平面波，可以通过麦克斯韦方程组求解H场，进而计算坡印廷矢量。坡印廷矢量表示了电磁能量的流动方向和速率，对于理解电磁波的能量传输至关重要。
### 漏电介质中的电导率计算
在均匀漏电介质中，当频率为9kHz时，若传导电流与位移电流幅度相等，可以通过给定条件求解电导率$\sigma$。这涉及了欧姆定律和位移电流的概念，反映了介质中电流传导和电荷位移的平衡状态。
通过以上知识点的梳理，我们不仅能够加深对电磁学基本原理的理解，还能掌握电磁场与电磁波在不同媒质中的传播特性，这对于解决实际问题、进行电磁兼容性分析、设计无线通信系统等方面都具有重要的指导意义。
2025-10-14 22:16:41
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《电磁场与电磁波》是符果行编著的一本经典教材，主要涵盖了电磁场理论和电磁波的基本概念、性质及应用。这本书是为大学物理专业或电气工程专业的学生设计的，旨在帮助他们深入理解电磁现象，为未来的学习和工作奠定坚实的理论基础。
一、电磁场理论基础
1. 静电场：由静止电荷产生的场，遵循库仑定律和高斯定理。电场强度E是描述电荷分布对周围空间影响的物理量，电势V描述了电荷在电场中的能量状态。
2. 动电场：当电荷运动时产生，表现为变化的电场。法拉第电磁感应定律阐述了磁场变化如何产生电动势。
3. 磁场：由运动电荷或电流产生，安培环路定理和毕奥-萨伐尔定律描述了磁场的分布规律。
4. 静磁场和动磁场的结合形成了电磁场，麦克斯韦方程组是描述电磁场变化的核心，它统一了电场和磁场的动态关系。
二、电磁波的基本特性
1. 电磁波的定义：由交替变化的电场和磁场构成的波动现象，传播速度等于光速c。
2. 波长与频率：电磁波的波长λ和频率f决定了其在空间的传播特性。它们之间的关系由波速公式c = λf给出，其中c是真空中的光速。
3. 极化：电磁波的电场矢量在传播过程中不断改变方向，形成正弦波形，称为极化。线性极化、圆极化和椭圆极化是常见的极化方式。
4. 电磁波谱：包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等，不同部分有各自的应用领域。
三、电磁波的传播与应用
1. 自由空间传播：电磁波在真空中无阻碍传播，其衰减与距离平方成反比。
2. 介质中的传播：电磁波在不同介质中传播时会发生折射、反射和吸收现象，这些现象解释了天线的设计原理和无线通信的原理。
3. 电磁波的应用：如无线通信、雷达探测、遥感技术、医学成像（如MRI）、光纤通信等，电磁波在现代社会中扮演着不可或缺的角色。
四、符果行编著的优势
符果行教授的《电磁场与电磁波》以其清晰的逻辑结构、丰富的实例和直观的解析，使得复杂的电磁理论变得易于理解。书中的习题和案例有助于读者巩固理论知识，并将理论与实践相结合。
《电磁场与电磁波》是一本全面介绍电磁场和电磁波的教材，对于学习和掌握电磁学知识具有重要的指导价值。通过深入学习，读者可以深化对电磁现象的理解，进一步探索电磁科学的广阔世界。
2024-09-01 18:45:05
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一、实验目的
1. 初步了解HFSS的天线仿真功能；
2. 实现Python与HFSS的联合调试；
3. 自行设计一款简单的半波长天线，或者微带天线。频率，带宽不限。
二、实验步骤
1. 在HFSS建⽴⼯程前，run script. 此步⾮常重要！
2. 开始脚本录制，⽬的是将操作全部保存在⼀个python脚本中；
3. 进⾏HFSS仿真：设计仿真天线；
4. 完成HFSS仿真后End recording，结束脚本录制；
5. 基于pywin32模块建⽴python与hfss连接；
6. 将hfss⽣成python的程序融合步骤部分代码在python-ide中进⾏编程调试；
7. 反复进⾏步骤5，6直⾄实现联合编程过程；
2024-03-15 11:54:43
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