電子場與電磁波

電子場與電磁波第1頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月魯東大學緒論一、課程的性質和任務

“電磁場與電磁波”是高等學校電子信息類及電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門技術基礎課，課程涵蓋的內容是合格的電子、電氣信息類專業(yè)本科學生所應具備的知識結構的重要組成部分。近代科學的發(fā)展表明，電磁場與電磁波基本理論又是一些交叉學科的生長點和新興邊緣學科發(fā)展的基礎，而且對完善自身素質，增強適應能力和創(chuàng)造能力長遠地發(fā)揮作用。本課程將在“大學物理（電磁學）”的基礎上，進一步研究宏觀電磁現(xiàn)象和電磁過程的基本規(guī)律及其分析計算方法。通過課程的學習，掌握基本的宏觀電磁理論，具備分析和解決基本的電磁場工程問題的能力。

第2頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月時代發(fā)明者現(xiàn)象公元前600年希臘人摩擦后琥珀吸引微物體公元前300年中國人磁石吸鐵1785年法國庫侖(1736—1806)電荷之間的作用力庫侖定律1820年丹麥奧斯特(1777—1851)電流產生磁場1820年法國安培(1775—1836)電流之間的作用力安培定律1831年英國法拉第(1791—1867)時變磁場產生時變電場電磁感應定律歷史的回顧二、電磁場理論發(fā)展歷史第3頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

1873年英國科學家麥克斯韋（1831—1879）提出了位移電流的假設，認為時變電場可以產生時變磁場，并建立了嚴格的數(shù)學方程——麥克斯韋方程。重大突破

麥克斯韋預言電磁波的存在，后來在1887年被德國物理學家赫茲（1857—1894）的實驗證實。俄國的波波夫及意大利的馬可尼于19世紀末先后發(fā)明了使用電磁波作為信息載體的傳輸技術。第4頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

當今的無線通信、廣播、雷達、遙控遙測、微波遙感、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星定位以及光纖通信等信息技術都是利用電磁波作為載體傳輸信息的。下面以無線電通信系統(tǒng)為例來說明。

靜電復印、靜電除塵以及靜電噴漆等技術都是基于靜電場對于帶電粒子具有力的作用。

電磁鐵、磁懸浮軸承以及磁懸浮列車等，都是利用磁場力的作用。三、電磁場、電磁波與工程應用第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月魯東大學發(fā)射機末級回路產生的高頻振蕩電流經(jīng)過饋線送到發(fā)射天線，通過發(fā)射天線將其轉換成電磁波輻射出去；到了接收端，電磁波在接收天線上感生高頻振蕩電流，再經(jīng)饋線將高頻振蕩電流送到接收機輸入回路，這就完成了信息的傳遞。在這個過程中，經(jīng)歷了電磁波的傳輸、發(fā)射、傳播、接收等過程。

接收機接收天線饋線下行波發(fā)射機發(fā)射天線饋線導行波

傳輸——導行電磁波（導波理論）發(fā)射和接收——天線（天線理論）

傳播——入射、反射、透射、繞射（電波傳播）第6頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月中、短波發(fā)射天線微波接力天線電磁場理論的其他應用天線第7頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月卡塞格侖天線MMDS—C型微波天線第8頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月矩形波導圓波導平行雙線同軸線微帶線傳輸線第9頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月世界首輛載人高溫超導磁懸浮試驗車磁場力的應用第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月B2隱形轟炸機

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r反射定律的應用第11頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

全球定位系統(tǒng)GlobalPositioningSystem(GPS)信息載體的應用

第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

新技術的廣泛應用促進了電磁理論的發(fā)展。由此創(chuàng)建了很多分析電磁場與電磁波的新方法，研制了很多電磁性能優(yōu)越的新材料。相互促進，共同發(fā)展隨著大容量的高性能及高速度計算機的出現(xiàn)，不但解決了很多電磁理論的計算問題，同時也萌生了計算電磁場與電磁波的新方法，從而形成計算電磁學的新學科。第13頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁兼容

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，電子、電氣系統(tǒng)應用越來越廣泛。運行中的電子、電氣設備大多伴隨著電磁能量的轉換，使得高密度、寬頻譜的電磁信息充滿整個人類的生存空間，構成及其復雜的電磁環(huán)境，出現(xiàn)了電磁干擾和電磁污染。使電子系統(tǒng)受到嚴峻的挑戰(zhàn)，人類生存受到威脅。人們面臨的一個新問題就是如何提高電子系統(tǒng)在復雜電磁環(huán)境下正常運行的能力，如何改善人類的生存環(huán)境。 在這樣的背景下提出了電磁兼容的概念，逐步形成了一門新學科——電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility，簡寫為EMC）。電子系統(tǒng)的電磁兼容性的分析、計算、試驗都要用到大量的電磁場理論知識，應用到電路的基礎知識，甚至生物醫(yī)學知識?？梢哉f，電磁兼容學科是電磁場學科和其它相關學科相結合而形成的新學科。魯東大學第14頁，課件共