电磁场

本导图不是电磁场所有知识的概览，只是简单的提取注册电气工程师专业考试中的重点知识点，以实用为主，有很多不完善的地方希望大家批评指正，之后随着学习的深入，我会继续更新这个导图

电磁场

• 静电场
  • 电场强度
    • 概念：静电场是相对观察者静止且量值不随时间变化的电荷所产生的电场
    • 库仑定律
      • 适用条件：两个可视为点电荷的带电体之间的相互作用力
      • q_1、q_2，点电荷电量，C
      • ,真空中的介电常数,8.85 *10^ 12 F/m
      • , 单位方向向量
      • r，两点电荷之间的距离，m
    • 电场强度
      • 电场对某点单位正电荷的作用力称为该点的电场强度，以E 表示
      • 电场强度是矢量，符合叠加原理，大小是向量的模，求和公式
    • 电位
      • 物理意义：单位正电荷在电场力的作用下，自该点沿任一条路径移至无限远处过程中电场力作的功
        • 参考面可任意选取
          • 通常选取无穷远处为0电位点
          • 对于无限长的线电荷、无限大的面（体）电荷分布，均不能取无限远处电位为零。
        • 电位差与参考面的选取无关
      • 点电荷电位公式
    • 电位差（电压）
      • 物理意义：单位正试验电荷从A点移动到B点时，电场力所作的功
  • 高斯定理（注电考试版）
    • 电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比
    • 静电平衡：自由电荷只能分布于导体表面之上
    • 球面积分求场强（点电荷产生的电场）
      • 场强仅取决于点电荷量q
  • 镜像法与电轴法（见微课）
    • 电场能量
      • 柱面积分求场强（线电荷产生的电场）
        • ，电荷密度，C/m
    • 平面镜像
    • 球面镜像
    • 互成角度平面镜像
  • 电容器
    • 平板电容器
    • 圆柱形电容器
    • 球形电容器
• 恒定电场与类比法
  • 恒定电场
    • 定义
      • 恒定电流：导电媒介中电荷流动的大小和分布不随时间变化的电流
        • 传导电流：在导电媒质中，电荷（载流子）流动形成的电流
        • 运动电流：真空中或气体中，电荷（载流子）流动所形成的电流
        • 具有电流热效应
        • 位移电流：是变化的电场产生的，它不表示任何带电质点的运动
        • 遵循麦克斯韦方程
      • 恒定电场：由恒定电流产生的电场
    • 电荷守恒定律（计算电流）
      • J，电流面密度，A/m^2
      • S，导体截面，m^2
      • q，单位时间或微元时间通过的电荷量，C
      • r，电荷体密度，C/m^3
      • V，单位时间或微元时间内流过导体截面的电荷体积，m^3
      • t，单位时间或微元时间，s
      • I，恒定电流大小，A
    • 恒定电场
      • 特点：恒定电场是动态平衡下的电荷产生的
    • 电流密度（用来描述导体处每一点处电荷运动情况）
      • 电流面密度
  • 欧姆定律和焦耳定律的微分形式
    • 欧姆定律微分形式
      • J，电流面密度，A/m^2
      • Y—电导率
      • E—电源电势场强，V
      • 某一个平面下的欧姆定律
    • 焦耳定律微分形式
      • 损耗：原子动能因为碰撞转化为原子热能
    • 恒定电场非同一介质面满足条件
      • r1，入射角与法线的正切值
      • r2，出射角与法线的正切值
      • ε1，入射介质的介电常数
      • ε2 ，出射介质的介电常数
  • 电导与接地电阻
    • 电导计算
      • 已知流过电流I，I→J→E→U→G计算
      • 已知两极间电压U，U→E→J→I计算
      • 利用静电比拟法，求得电容C，利用下式计算
    • 接地电阻计算
      • 深埋球形接地器
      • 紧靠地面半球形接地器
    • 跨步电压
• 恒定磁场
  • 基本概念
    • 恒定磁场定义：运动电荷（qV）或电流(I)周围存在的物质，称为磁场
    • 磁感应强度定义
    • 左手定则 将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示电流方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向
    • 磁通量：通过一给定曲面的磁感线的条数，称为通过该曲面的磁通量
  • 恒定磁场
    • 毕萨定律
    • 安培环路定律
      • dl，闭合曲线周长
      • ，所围电流大小
    • 磁场强度
      • 磁化强度
      • 与磁感应强度关系
        • 媒质磁导率
        • 真空磁导率
  • 磁场力
    • 洛伦兹力
    • 安培力
• 均匀传输线
  • 定义：沿传输线的电阻，电感，电导、电容是均匀分布的传输线
  • 波长公式
    • v，信号波波速,
    • ,信号波波长，m
    • f，信号波频率，Hz
  • 正弦稳态解
    • 距首段x处
      • 电压
      • 电流
    • 距末端x'处
      • 电压
      • 电流
    • 输入阻抗（无损均匀传输线）
      • 不同负载下入段阻抗
        • 终端负载等于特性阻抗（传输线匹配）
        • 终端短路（负载纯电感）
        • 终端开路（负载为纯电容）
      • 结论
        • 入端阻抗和传输线的特性阻抗、工作频率、传输线的长度l及终端负载有关
        • 入端阻抗每隔半个波长重复出现一次
    • 概要
      • 系数
      • 特性阻抗
  • 无损均匀传输阻抗匹配
    • 电压电流无反射波，沿线处各电位电流与电压相位相等
    • 在线路任意位置电压和电流的相量比都相等，等于线路的波阻抗
    • 自然功率
      • 终端功率
      • 始端功率
      • ，功率因数角
    • 传输效率