电子场与电磁波

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1、鲁东大学电磁场与波主讲:程月波Email：chengyuebo@sina.com鲁东大学绪论一、课程的性质和任务“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课，课程涵盖的内容是合格的电子、电气信息类专业本科学生所应具备的知识结构的重要组成部分。近代科学的发展表明，电磁场与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础，而且对完善自身素质，增强适应能力和创造能力长远地发挥作用。本课程将在“大学物理（电磁学）”的基础上，进一步研究宏观电磁现象和电磁过程的基本规律及其分析

2、计算方法。通过课程的学习，掌握基本的宏观电磁理论，具备分析和解决基本的电磁场工程问题的能力。时代发明者现象公元前600年希腊人摩擦后琥珀吸引微物体公元前300年中国人磁石吸铁1785年法国库仑(1736—1806)电荷之间的作用力库仑定律1820年丹麦奥斯特(1777—1851)电流产生磁场1820年法国安培(1775—1836)电流之间的作用力安培定律1831年英国法拉第(1791—1867)时变磁场产生时变电场电磁感应定律历史的回顾二、电磁场理论发展历史1873年英国科学家麦克斯韦（1831—1879）提出了位

3、移电流的假设，认为时变电场可以产生时变磁场，并建立了严格的数学方程——麦克斯韦方程。重大突破麦克斯韦预言电磁波的存在，后来在1887年被德国物理学家赫兹（1857—1894）的实验证实。俄国的波波夫及意大利的马可尼于19世纪末先后发明了使用电磁波作为信息载体的传输技术。当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥感、无线广域网、无线局域网、卫星定位以及光纤通信等信息技术都是利用电磁波作为载体传输信息的。下面以无线电通信系统为例来说明。静电复印、静电除尘以及静电喷漆等技术都是基于静电场对于带电粒子具有力的作用。电磁铁

4、、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等，都是利用磁场力的作用。三、电磁场、电磁波与工程应用鲁东大学发射机末级回路产生的高频振荡电流经过馈线送到发射天线，通过发射天线将其转换成电磁波辐射出去；到了接收端，电磁波在接收天线上感生高频振荡电流，再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入回路，这就完成了信息的传递。在这个过程中，经历了电磁波的传输、发射、传播、接收等过程。接收机接收天线馈线下行波发射机发射天线馈线导行波传输——导行电磁波（导波理论）发射和接收——天线（天线理论）传播——入射、反射、透射、绕射（电波传播）中、短波发射天线微波

5、接力天线电磁场理论的其他应用天线卡塞格仑天线MMDS—C型微波天线矩形波导圆波导平行双线同轴线微带线传输线世界首辆载人高温超导磁悬浮试验车磁场力的应用B2隐形轰炸机ir反射定律的应用全球定位系统GlobalPositioningSystem(GPS)信息载体的应用新技术的广泛应用促进了电磁理论的发展。由此创建了很多分析电磁场与电磁波的新方法，研制了很多电磁性能优越的新材料。相互促进，共同发展随着大容量的高性能及高速度计算机的出现，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电磁波的新方法，从而形成

6、计算电磁学的新学科。电磁兼容随着现代科技的发展，电子、电气系统应用越来越广泛。运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能量的转换，使得高密度、宽频谱的电磁信息充满整个人类的生存空间，构成及其复杂的电磁环境，出现了电磁干扰和电磁污染。使电子系统受到严峻的挑战，人类生存受到威胁。人们面临的一个新问题就是如何提高电子系统在复杂电磁环境下正常运行的能力，如何改善人类的生存环境。在这样的背景下提出了电磁兼容的概念，逐步形成了一门新学科——电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility，简写为EMC）。电子系

7、统的电磁兼容性的分析、计算、试验都要用到大量的电磁场理论知识，应用到电路的基础知识，甚至生物医学知识。可以说，电磁兼容学科是电磁场学科和其它相关学科相结合而形成的新学科。鲁东大学生物电磁学也是与电磁场相关联的一门新学科，它研究电磁场与生物系统的相互作用、相互影响的关系，电磁场与电磁波无疑是其讨论的理论依据。生物电磁学鲁东大学