电磁场与电磁波绪论课件

《电磁场与电磁波绪论课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《电磁场与电磁波》绪论光电技术系.杨军Mail:yang_jun25@cuit.edu.cn一、《电磁场与电磁波》课程涉及的主要研究领域二、电磁场理论发展简史三、电磁场理论的主要研究对象四、学习的目的、方法及其要求主要研究领域作为理论物理学的一个重要研究分支，主要致力于统一场理论和微观量子电动力学的研究。电磁场理论的主要研究领域作为无线电技术的理论基础，集中于三大类应用问题的研究。作为无线电技术的理论基础，集中于三大类应用问题的研究：电磁场作为能量的一种形式，是当今世界最重要的能源，其研究领域涉及电磁能量的产生

2、、储存、变换、传输和综合利用。电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社会发布信息和获取信息的主要手段，主要研究领域为信息的产生、获取、交换、传输、储存、处理、再现和综合利用。电磁波作为探测未知世界的一种重要手段，主要研究领域为电磁波与目标的相互作用特性、目标特征的获取与重建、探测新技术等。作为信息的载体应用于通信、广播、电视电磁波作为探求未知物质世界的手段应用于雷达、导航、遥测、遥感和遥控研究设计产生能满足各种应用要求的电磁波能量存在的一种形式时变电流或加速运动的电荷向空间辐射电磁波电磁波辐射问题电磁场理论发展简史1．

3、电磁场理论的建立电、磁现象是大自然最重要的往来现象，是最早被科学家们关心和研究的物理现象。19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象，没有发现电与磁的联系。但这些研究（特别是伏打1799年发明了电池），为电磁学理论的建立奠定了基础。库仑于1779年通过实验和采用类比方法归纳、导出了两个静止点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，是静电学理论建立的实验基础。奥斯特从1807年开始研究电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力作用于磁针。近于同时，安培发现磁力作用的规律——安培力公式。法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用

4、，磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈时，导线圈中就产生电流，这表明：电与磁之间存在着密切的联系。法拉第发现电磁感应定律。麦克斯韦在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引入了“感生电场”、“位移电流”两个概念，其核心思想是：变化的磁场要产生感生电场，变化的电场也要产生磁场。在此基础上，1864年提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律，称为麦克斯韦方程组，是经典电磁场理论的基本方程。1887年，德国科学家赫兹用火花隙激励一个环状天线，用另一个带隙

5、的环状天线接收，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场理论应用与发展时代，并且发展成为当代最引人注目的学科之一。赫兹设计的电磁波发生和接收装置（a）是振荡电路，含有两个金属放电杆，每根杆的一端有一金属球，两球间有一个敞开的空气隙。（b）是一个检测电磁波的装置，不带电池或其它内部电源，是将一条导线弯成圆形，在导线的两端焊上两个金属小球，小球间留有小的间隙。无线电报1895年，（意）马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距

6、离的类似试验,1899年,无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔奖金物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。有线电话1876年,（美）A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。此后,有线电话便迅速普及开来。2、电磁场理论的应用和发展广播1906年，（美）费森登用50千赫频率发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出的音乐。1919年，第一个定

7、时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年，在美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。电视1884年，（德）尼普科夫提出机械扫描电视的设想，1927年，（英）贝尔德成功地用电话线路把图像从伦敦传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924年相继发明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世界上第一个全电子电视系统。雷达（RadioDetectionandRanging无线电探测和测距）二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936年，（英）瓦特设计的警戒雷达

8、最先投入了运行。有效地警戒了来自德国的轰炸机。1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为可能。1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年，能消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明,使雷达更加完善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的部分。