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(xué)緒論一、課程的性質(zhì)和任務(wù)

“電磁場與電磁波”是高等學(xué)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(shù)基礎(chǔ)課，課程涵蓋的內(nèi)容是合格的電子、電氣信息類專業(yè)本科學(xué)生所應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。近代科學(xué)的發(fā)展表明，電磁場與電磁波基本理論又是一些交叉學(xué)科的生長點(diǎn)和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，而且對完善自身素質(zhì)，增強(qiáng)適應(yīng)能力和創(chuàng)造能力長遠(yuǎn)地發(fā)揮作用。本課程將在“大學(xué)物理（電磁學(xué)）”的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(xué)習(xí)，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(chǎn)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(chǎn)生時變電場電磁感應(yīng)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(xué)家麥克斯韋（1831—1879）提出了位移電流的假設(shè)，認(rèn)為時變電場可以產(chǎn)生時變磁場，并建立了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方程——麥克斯韋方程。重大突破

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

當(dāng)今的無線通信、廣播、雷達(dá)、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(shù)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(fù)印、靜電除塵以及靜電噴漆等技術(shù)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(yīng)用第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月魯東大學(xué)發(fā)射機(jī)末級回路產(chǎn)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(zhuǎn)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(jī)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(jī)接收天線饋線下行波發(fā)射機(jī)發(fā)射天線饋線導(dǎo)行波

傳輸——導(dǎo)行電磁波（導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)圓波導(dǎo)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(dǎo)磁懸浮試驗車磁場力的應(yīng)用第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月B2隱形轟炸機(jī)

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r反射定律的應(yīng)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(yīng)用

第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

新技術(shù)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)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(jìn)，共同發(fā)展隨著大容量的高性能及高速度計算機(jī)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(xué)的新學(xué)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(yīng)用越來越廣泛。運(yùn)行中的電子、電氣設(shè)備大多伴隨著電磁能量的轉(zhuǎn)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(gòu)成及其復(fù)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(yán)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(fù)雜電磁環(huán)境下正常運(yùn)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(xué)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(yīng)用到電路的基礎(chǔ)知識，甚至生物醫(yī)學(xué)知識?？梢哉f，電磁兼容學(xué)科是電磁場學(xué)科和其它相關(guān)學(xué)科相結(jié)合而形成的新學(xué)科。魯東大學(xué)第14頁，課件共