電磁學準備要領
同學請注意下列三大重點
一、靜電場與靜磁場
電磁學的基礎在於向量微積分定理與馬克思威爾方程式,首先一開始先針靜電場的電荷分佈下,計算電場與電位的表達式後,並研究極化型的介電質經過極化後形成的束縛電荷分佈與能量。
運用靜電場的解法需熟悉如Poisson與Laplace方程式,在電荷密度未知之情況,僅知導體的電位與邊界條件求出E或V;另一為映像法,來建立邊界條件;最後為PDE方程式。
此外也需瞭解巨觀與微觀下穩態與暫態下,結合連續方程式下,電荷與電流密度,電阻與電流之關係。
靜磁場中的比爾沙華定律定律與安培環路定律解得的B與H是靜場中很重要的重點,以及材料內在外加磁場效應下產生束縛(bound)電流之計算,加上磁路與電感,在靜磁場中亦常考。
二、時變場之傳播
電場與磁場隨著時間而變化,關係之方程組為著名的馬克士威爾方程式,尤其在安培環路定則中,馬克士威爾修正所得之位移電流密度,開展了時變下電與磁密不可分的關係式,加上波印亭定理,充分說明了能量守恆定律,使得時變場理論更加完善。
經由波動方程式(Wave equation)的推導,瞭解了E與H解之型式後,開始了平面電磁波的序幕,瞭解TEM、TE與TM之表示與極化波的組成。
此外,也需考慮在有限之電導率σ,去尋求方程式之解後,電磁波的行進開始研究由一個介質進入另一介質,入射波所造成反射波與透射波之情形。
三、電磁波之傳輸
透過傳輸線可以降低中間的損耗,同學要瞭解等效電路與各種配件的R、L、C、G參數計算後,經由傳輸線由發射至接收的電壓電流分佈波形。
頻率操作於GHz時傳輸線將無法傳達信號,透過波導管方能傳送,同學需瞭解波因不同的反射波交互作用之下,形成無限多個模(mode),模態是否存在需視波導之尺寸與形狀、波導內部之介質與工作頻率有其不同的特性。
電磁學需熟悉向量微積分與工程數學計算,再加上圖像與想像,則本科就有極大勝算。
發佈者:公職王