电磁场,电动力学

yanyan20332033

静止的电荷会产生静电场；静止的磁偶极子会产生静磁场。运动的电荷被称为电流，会产生电场和磁场。电场和磁场统称为电磁场。

电磁场对电荷产生力，以此可以检测电磁场的存在。

电荷、电流与电磁场的关系由麦克斯韦方程组决定。麦克斯韦方程是一组偏微分方程，其未知量是电场强度(E)、磁场强度(H)、电通量密度(D)、磁通量密度(B)。其中包括这些未知量对时间和空间的偏导数。给定了源(电荷与电流)和边界条件(电场与磁场在边界上的值)，可以用数值方法求解麦克斯韦方程，从而得到电场和磁场在不同时刻和位置的值。这一过程称为电磁场数值计算，或者计算电磁学，在电子工程尤其是微波与天线工程中有重要地位。现有的电磁场数值方法包括有限元法(Finite Element Method, FEM)，矩量法(Mehtod of Moments, MoM)，时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)。在计算的精度与速度方面已经取得很多进展。可以准确计算普通天线或者微波器件的电磁场。

电磁场根据随时间变化的情况不同可以分为:

静电场/静磁场(又称为恒稳电场/磁场)：电场/磁场不随时间变化，但在不同的空间位置可以有不同的值。
时谐电磁场(time-harmonic electromagnetic fields)：电磁场随时间的变化是正弦函数，但在不同的空间位置可以有不同的幅度和相位，通常可以用复数phaser来表示。
时变电磁场：在空间某点的电磁场随时间的变化是普通的时间函数，如果变换到频域，其频谱包含各种频率分量。
静电场/静磁场问题可以简化为拉普拉斯方程(Laplace)或者泊松方程(Poisson)，时谐电磁场问题可以简化为亥姆霍兹方程(Helmholtz)。在这些简化之下，比直接求解麦克斯韦方程要容易。

在电子工程中，静电场/静磁场主要用于计算电容和电感。时谐电磁场主要用于计算天线和微波器件的参数，或者雷达目标的散射截面。