电磁场理论第1讲绪论.ppt

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1、第一讲第一讲 绪绪 论论电磁场理论第一讲第一讲 绪绪 论论一、课程的性质和任务一、课程的性质和任务 “电电磁磁场场与与电电磁磁波波”是是电电子子信信息息类类及及电电气气信信息息类类专专业业的必修技术基础课的必修技术基础课 课课程程涵涵盖盖的的内内容容是是电电子子电电气气信信息息类类专专业业学学生生应应具具备备知知识结构的重要组成部分识结构的重要组成部分 学学生生而而言言，本本课课程程是是基基础础课课程程通通向向专专业业课课程程的的桥桥梁梁，是最重要的专业基础课之一是最重要的专业基础课之一本本课课程程将将在在大大学学物物理理基基础础上上，更更深深入入地地研研究究宏宏观观电电磁磁现现象象和和电电磁

2、磁过过程程的的基基本本规规律律及及其其分分析析计计算算方方法法，培培养养分析和解决电磁场工程基本问题的能力分析和解决电磁场工程基本问题的能力第一讲第一讲 绪绪 论论教学过程教学过程：分为两个阶段分为两个阶段讲述宏观电磁现象的物理概念、基讲述宏观电磁现象的物理概念、基本规律、分析思路和分析方法；不本规律、分析思路和分析方法；不进行公式推导，不讲例题。进行公式推导，不讲例题。第一阶段第一阶段：大班上课。大班上课。对相关的电磁问题进行详细、深入对相关的电磁问题进行详细、深入的分析研究。的分析研究。第二阶段第二阶段：分为三个小班上课。分为三个小班上课。建立宏观电磁场理论的整体轮廓建立宏观电磁场理论的整

3、体轮廓第一讲第一讲 绪绪 论论二、电磁场理论的发展二、电磁场理论的发展 公公元元前前600年年希希腊腊人人发发现现了了摩摩擦擦后后的的琥琥珀珀能能够够吸吸引引微微小小物物体体；公公元元前前300年年我我国国发发现现了了磁磁石石吸吸铁铁的的现现象象；后后来来，人们发现了地球磁场的存在。人们发现了地球磁场的存在。1785年年 法法 国国 科科 学学 家家 库库 仑仑（17361806）通通过过实实验验创创建建了著名的了著名的库仑定律库仑定律。库仑（库仑（17361806）第一讲第一讲 绪绪 论论二、电磁场理论的发展二、电磁场理论的发展1820年年丹丹麦麦人人奥奥斯斯特特（17771851）发发现现

4、了了电电流产生的磁场。流产生的磁场。奥斯特奥斯特(1777 1851)同同年年法法国国科科学学家家安安培培（17751836）计计算算了了两两个个电电流流之之间间的的作作用用力力建建立立了了安培定律安培定律。安培（安培（17751836）第一讲第一讲 绪绪 论论二、电磁场理论的发展二、电磁场理论的发展 1831年年 英英 国国 科科 学学 家家 法法 拉拉 第第（17911867）发发现现电电磁磁感感应应现现象象，创创建建了了电电磁磁感感应应定定律律，揭揭示示时时变变磁磁场可以产生电场。场可以产生电场。法拉第（法拉第（17911867）第一讲第一讲 绪绪 论论二、电磁场理论的发展二、电磁场理论

5、的发展1865年年，英英国国科科学学家家麦麦克克斯斯韦韦（18311879）提提出出了了位位移移电电流流的的假假设设，认认为为时时变变电电场场可可以以产产生生时时变变磁磁场场，并并以以严严格格数数学学方方程程描描述述了了电电磁磁场场与与波波应应该该遵遵循循的的统统一一规规律律，这这就就是是著著名名的的麦麦克克斯斯韦韦方方程程。该该方方程程揭揭示示了了时时变变电电场场可可以以产产生生时时变变磁磁场场，同同时时又又表表明明时时变变磁磁场场可可以以产产生生时时变变电电场场，因因此此麦克斯韦预言电磁波的存在麦克斯韦预言电磁波的存在.麦克斯韦（麦克斯韦（18311879）第一讲第一讲 绪绪 论论二、电磁

6、场理论的发展二、电磁场理论的发展1887年年德德国国物物理理学学家家赫赫兹兹（18571894）的的实实验验电电磁磁波波的的存存在在。在在这这个个基基础础上上，俄俄国国的的波波波波夫夫及及意意大大利利的的马马可可尼尼于于19世世纪纪末末先先后后发发明明了了用用电电磁磁波作为媒体传输信息的技术。波作为媒体传输信息的技术。当当今今的的无无线线通通信信、广广播播、雷雷达达、遥遥控控遥遥测测、微微波波遥遥感感、无无线线因因特特网网、无无线线局局域域网网、卫卫星星定定位位以以及及光光纤纤通通信信等等信信息息技技术术都是利用电磁波作为媒介传输信息的。都是利用电磁波作为媒介传输信息的。赫兹（赫兹（18571

7、894）第一讲第一讲 绪绪 论论三、电磁场与电磁波的应用三、电磁场与电磁波的应用工业工业：加热、检测、：加热、检测、；农业农业：育种、杀菌、：育种、杀菌、；通信通信：有线通信、无线通信、移动通信、卫星通信、：有线通信、无线通信、移动通信、卫星通信、；军事军事：电子对抗、侦察、干扰、制导、高能武器、：电子对抗、侦察、干扰、制导、高能武器、；能源能源：卫星太阳能电站、受控核聚变、：卫星太阳能电站、受控核聚变、；地质地质：探矿、测井、：探矿、测井、；交通交通：磁悬浮列车、：磁悬浮列车、；交叉学科交叉学科：生物电磁学、环境电磁学、电磁兼容、：生物电磁学、环境电磁学、电磁兼容、。第一讲第一讲 绪绪 论论

8、高温超导磁悬浮机车高温超导磁悬浮机车磁 场 力 的 应 用第一讲第一讲 绪绪 论论电 磁 波 测井第一讲第一讲 绪绪 论论F22 隐形飞机隐形飞机反 射 定 律 的 应 用 i rJ20J20第一讲第一讲 绪绪 论论立立 体体 电电 影影 电 磁 波 极 化 特 性 的 应 用第一讲第一讲 绪绪 论论立立 体体 电电 影影 电 磁 波 极 化 特 性 的 应 用第一讲第一讲 绪绪 论论全全 球球 定定 位位 系系 统统Global Positioning System(GPS)信 息 载 体 的 应 用 第一讲第一讲 绪绪 论论光 纤第一讲第一讲 绪绪 论论接收机接收机接收天线接收天线馈线导行

9、波导行波导行波导行波发射机发射机发射天线发射天线馈线导行波导行波电磁波的发射与接收电磁波的发射与接收第一讲第一讲 绪绪 论论中、短波发射天线中、短波发射天线微波接力天线微波接力天线第一讲第一讲 绪绪 论论卡塞格仑天线卡塞格仑天线MMDS-A型微波天线型微波天线第一讲第一讲 绪绪 论论 以上新技术的广泛应用又促进了电磁理论的发展。由以上新技术的广泛应用又促进了电磁理论的发展。由此创建了很多分析电磁场与波的此创建了很多分析电磁场与波的新方法新方法，研制了很多电磁，研制了很多电磁性能优越的性能优越的新材料新材料。特别是随着大容量的高性能及高速度。特别是随着大容量的高性能及高速度计算机出现，不但解决了很多电磁理论的计算问题，同时计算机出现，不但解决了很多电磁理论的计算问题，同时也萌生了计算电磁场与波的新方法，从而形成也萌生了计算电磁场与波的新方法，从而形成计算电磁学计算电磁学的新学科，它是当今电磁学的重要分支。的新学科，它是当今电磁学的重要分支。相互促进，共同发展相互促进，共同发展第一讲第一讲 绪绪 论论 金属丝结构的有效介电常数金属丝结构的有效介电常数第一讲第一讲 绪绪 论论 开口谐振环的有效磁导率开口谐振环的有效磁导率第一讲第一讲 绪绪 论论 双负媒质的构成双负媒质的构成