《电磁场与电磁波》第1章矢量分析课件.ppt

《电磁场与电磁波》第2章电磁学基本理论课件.ppt

一场量的定义和计算,一 电场,二 电位,三 磁场,四 矢量磁位,二麦克斯韦方程组的建立,一 安培环路定律,二 法拉第电磁感应定律,三 电场的高斯定律,四 磁场的高斯定律,五 电流连续性方程,第2章 电磁学基本理论,三麦克斯韦方程组的积分形式,

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1、第1章 矢量分析,一、矢量和标量的定义,二、矢量的运算法则,三、矢量微分元：线元，面元，体元,四、标量场的梯度,六、矢量场的旋度,五、矢量场的散度,七、重要的场论公式,一、矢量和标量的定义,1.标量：只有大小，没有方向的物理量。,矢量表示为：,所以：一个矢量就表示成矢量的模与单位矢量的乘积。,其中： 为矢量的模，表示该矢量的大小。 为单位矢量，表示矢量的方向，其大小为1。,2.矢量：不仅有大小，而且有方向的物理量。,如:力 、速度 、电场 等,如：温度 T、长度 L 等,例1：在直角坐标系中， x 方向的大小为 6 的矢量如何表示？,图示法：,力的图示法：,二、矢量的运算法则,1.加法: 矢量。

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精选ppt,定额计价方法,主讲教师 赵雪锋,精选ppt,第一节 定额概述 一定额的概念：从广义讲，定，规定；额，额度或限度。定额就是规定的额度或限度，即标准或尺度技术计量。在建筑工程中，它是指在正常的施工生产条件下，完成单位合格产品所必须消,

2、加法是矢量的几何和,服从平行四边形规则。,a.满足交换律：,b.满足结合律：,三个方向的单位矢量用 表示。,根据矢量加法运算：,所以：,在直角坐标系下的矢量表示:,其中：,矢量：,模的计算：,单位矢量：,方向角与方向余弦：,在直角坐标系中三个矢量加法运算：,2.减法：换成加法运算,逆矢量： 和 的模相等，方向相反，互为逆矢量。,在直角坐标系中两矢量的减法运算：,3.乘法：,（1）标量与矢量的乘积：,（2）矢量与矢量乘积分两种定义,a. 标量积（点积）：,在直角坐标系中，已知三个坐标轴是相互正交的，即,有两矢量点积：,结论: 两矢量点积等于对应分量的乘积之和。,推论1：满足交换律,推论2：满足分。

3、配律,推论3：当两个非零矢量点积为零,则这两个矢量必正交。,推论1：不服从交换律：,推论2：服从分配律：,推论3：不服从结合律：,推论4：当两个非零矢量叉积为零，则这两个矢量必平行。,b.矢量积（叉积）：,含义： 两矢量叉积，结果得一新矢量，其大小为这两个矢量组成的平行四边形的面积，方向为该面的法线方向，且三者符合右手螺旋法则。,在直角坐标系中，两矢量的叉积运算如下：,两矢量的叉积又可表示为：,（3）三重积：,三个矢量相乘有以下几种形式：,矢量，标量与矢量相乘。,标量，标量三重积。,矢量，矢量三重积。,a. 标量三重积,法则：在矢量运算中,先算叉积,后算点积。,定义：,含义： 标量三重积结果为。

4、三矢量构成的平行六面体的体积 。,注意：先后轮换次序。,推论：三个非零矢量共面的条件。,在直角坐标系中：,b.矢量三重积：,例2：,解：,则：,设,例3： 已知,求：确定垂直于 、 所在平面的单位矢量。,其中：k 为任意实数。,C,A,B,解：在通过A点和B点的直线方程上， 任取一点C，对于原点的位置 矢量为 ，则,三、矢量微分元：线元、面元、体元,例：,其中： 和 称为微分元。,1. 直角坐标系在直角坐标系中，坐标变量为(x,y,z)，如图，做一微分体元。,线元：,面元：,体元：,2. 圆柱坐标系,在圆柱坐标系中，坐标变量为 ，如图，做一微分体元。,线元：,面元：,体元：,3. 球坐标系,在。

5、球坐标系中，坐标变量为 ，如图，做一微分体元。,线元：,面元：,体元：,a. 在直角坐标系中，x,y,z 均为长度量，其拉梅系数均为1， 即：,b. 在柱坐标系中，坐标变量为 , 其中 为角度， 其对应的线元 ，可见拉梅系数为：,在球坐标系中，坐标变量为 ，其中 均为 角度，其拉梅系数为：,注意：,在正交曲线坐标系中，其坐标变量 不一定都是长度，其线元必然有一个修正系数，这些修正系数称为拉梅系数，若已知其拉梅系数 ，就可正确写出其线元、面元和体元。,体元：,线元：,面元：,正交曲线坐标系：,四、标量场的梯度,1. 标量场的等值面,可以看出：标量场的函数是单值函数，各等值面是互不 相交的。,以温。

6、度场为例：,热源,等温面,b.梯度,定义：标量场中某点梯度的大小为该点最大的方向导数， 其方向为该点所在等值面的法线方向。,数学表达式：,2. 标量场的梯度,a.方向导数：,空间变化率，称为方向导数。,为最大的方向导数。,标量场的场函数为,计算：,在直角坐标系中：,所以：,梯度也可表示：,在柱坐标系中：,在球坐标系中：,在任意正交曲线坐标系中：,在不同的坐标系中，梯度的计算公式：,在直角坐标系中：,五、矢量场的散度,1. 矢线（场线）：,在矢量场中，若一条曲线上每一点的切线方向与场矢量在该点的方向重合，则该曲线称为矢线。,2. 通量：,定义：如果在该矢量场中取一曲面S， 通过该曲面的矢线量称为通量。,表达式：,若曲面为闭合曲面：,讨论：,a. 如果闭合曲面上的总通量,说明穿出闭合面的通量大于穿入曲面的通量，意味着闭合面内存在正的通量源。,b. 如果闭合曲面上的总通量,说明穿入的通量大于穿出的通量，那么必然有一些矢线在曲面内终止了，意味着闭合面内存在负源或称沟。,c. 如果闭合曲面上的总通量,说明穿入的通量等于穿出的通量。,3. 散度：,a.定义：矢量场中某点的通量密度称为该点的散度。,。