電磁場在兩種不同媒質(zhì)分界面上,從一側(cè)過渡到另一側(cè)時,場矢量E、D、B、H一般都有一個躍變。電磁場的邊界條件就是指場矢量的這種躍變所遵從的條件,也就是兩側(cè)切向分量之間以及法向分量之間的關系。在某些電動力學或電磁場理論的書中,為了與另一種邊界條件(在區(qū)域的表面上給定的有關場矢量的邊值)相區(qū)別,將本條所解釋的電磁場邊界條件稱為電磁場的邊值關系。
電磁場的邊界條件可以由麥克斯韋方程組的積分形式推出,它實際上是積分形式的極限結(jié)果。這些邊界條件是 n·(D1-D2)=ρs; (1) n×(E1-E2)=0; (2) n·(B1-B2)=0; (3) n×(H1-H2)=J)s。 (4) 式中n為兩媒質(zhì)分界面法線方向的單位矢量,場矢量E、D、B、H的下標1或2分別表示在媒質(zhì)1或2內(nèi)緊靠分界面的場矢量,ρs為分界面上的自由電荷面密度,Js為分界面上的傳導電流面密度。式(1)表示在分界面兩側(cè)電位移矢量D的法向分量的差等于分界面上的自由電荷面密度。
當分界面上無自由電荷時,兩側(cè)電位移矢量的法向分量相等,即其法向分量是連續(xù)的。式(2)表示在分界面兩側(cè)電場強度E的切向分量是連續(xù)的。式(3)表示在分界面兩側(cè)磁通密度B的法向分量是連續(xù)的。式(4)表示在分界面兩側(cè)磁場強度H的切向分量的差等于分界面上的表面?zhèn)鲗щ娏髅婷芏?。當分界面上無表面?zhèn)鲗щ娏鲿r,兩側(cè)磁場強度的切向分量相等,即其切向分量是連續(xù)的。 當媒質(zhì)2為理想導體時,E2、D2、B2、H2等于零,式(1)表示D1的法向分量等于自由電荷面密度;式(2)表示E1無切向分量式(3)表示B1的法向分量為零;式(4)表示H1的切向分量等于表面?zhèn)鲗щ娏髅婷芏?并且與電流方向正交。
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