电磁场与电磁波2011 绪论
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电磁场与电磁波-绪论
参 考 教 材
1、姚毅.电磁场与电磁波.重庆大学出版社.2003
2、王家礼.电磁场与电磁波.西安电子科技大学出版社.2001
3、钟顺时.电磁场理论基础.西安电子科技大学出版社.2001 4、谢处方.电磁场与电磁波.高等教育出版社.2000 5、冯慈璋.电磁场.高等教育出版社.2002 6、粟毅.探地雷达理论与应用.科学出版社.2005
绪
一、课程的性质和任务
论
1 电磁场：电场和磁场的统一体和总称 。随时间变化
的电场产生磁场 ， 随时间变化的磁场产生电场，两者 互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电 粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如 何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。 电磁场是电磁作用的产物，具有能量和动量，是 物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动 变化规律由MAXWELL 确定。
三、课程特点
1、理论性强：电磁场与电磁波是在电磁学的基础上, 按归纳法，从一系列实验定律开始，逐步将其一般化， 归纳成有普遍意义的麦克斯韦方程组，进一步讨论时 变电磁场与波的传播。 2、对数学工具要求高：所需的数学知识有高等数学和 工程数学。 3、物理概念多
4、四维物理过程
四、电磁场、电磁波与工程应用
1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现 象并提出电磁感应定律，制造出了世界上第一台发电 机。 麦克斯韦方程奠定了宏观电磁理论的基础，预言 了电磁波的存在。这个预言于1888年被德国物理学家 赫兹的实验结果所证实，从而导致无线电通信的发明， 展现了电磁场与电磁波应用的广阔前景。
电磁波的应用领域：通信、雷达、广播、电视、导航、 遥控遥测和电子对抗。
二、课程内容和教材体系
课程主要介绍经典宏观电磁运动规律,即电磁场理论和电磁 波理论 教材共9章 第1章矢量分析 第3章静电场解法 第2章静电场与恒定电场 第4章恒定磁场
电磁场与电磁波(第四版)-绪论
王艳一课程的性质?电磁场或电磁波作为能量的一种形式是当今世界最重要的能源?电磁波作为信息传输的载体成为当今人类社会发布和获取信息探测未知世界的重要社会发布和获取信息探测未知世界的重要手段?电类专业学生必修的技术基础课?是电气工程师必备知识?是电磁理论的重要组成部分二内容安排1
电磁场与电磁波 （第四版）
二、内容安排
1. 矢量分析 2. 电磁场的基本规律 3. 静态电磁场及其边值问题的解 4. 时变电磁场 5. 均匀平面波在无界空间中的传播 6. 均匀平面波的反射和透射 7. 导行电磁波 8. 电磁辐射 总复习 4h 6h 6h 5h 5h 4h 4h 4h 2h
三、学习的目的、方法及其要求
• • • • • • • 掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律 掌握静态场问题的基本求解方法 掌握宏观电磁波的传播规律 了解电磁波的辐射原理 训练分析问题、 训练分析问题、归纳问题的科学方法 培养用数学方法解决实际问题的能力 独立完成作业
任课班级：08电气1-4 任课老师：王艳
一、课程的性质
电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式， 电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式， 是当今世界最重要的能源 电磁波作为信息传输的载体， 电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类 社会发布和获取信息、探测未知世界的重要 社会发布和获取信息、 手段
♥ ♥ ♥ 电类专业学生必修的技术基础课 是电气工程师必备知识 是电磁理论的重要组成部分
考试: 考试:
平时成绩占30%，期终考试占70% 平时成绩占30%，期终考试占70%
电磁场与电磁波 （第四版）
二、内容安排
1. 矢量分析 2. 电磁场的基本规律 3. 静态电磁场及其边值问题的解 4. 时变电磁场 5. 均匀平面波在无界空间中的传播 6. 均匀平面波的反射和透射 7. 导行电磁波 8. 电磁辐射 总复习 4h 6h 6h 5h 5h 4h 4h 4h 2h
三、学习的目的、方法及其要求
• • • • • • • 掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律 掌握静态场问题的基本求解方法 掌握宏观电磁波的传播规律 了解电磁波的辐射原理 训练分析问题、 训练分析问题、归纳问题的科学方法 培养用数学方法解决实际问题的能力 独立完成作业
任课班级：08电气1-4 任课老师：王艳
一、课程的性质
电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式， 电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式， 是当今世界最重要的能源 电磁波作为信息传输的载体， 电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类 社会发布和获取信息、探测未知世界的重要 社会发布和获取信息、 手段
♥ ♥ ♥ 电类专业学生必修的技术基础课 是电气工程师必备知识 是电磁理论的重要组成部分
考试: 考试:
平时成绩占30%，期终考试占70% 平时成绩占30%，期终考试占70%
第二节电磁场与电磁波
13
3．关于电磁场的下列说法中正确的是 （CD） A 任何变化的电场都会在周围空间产生变化的磁场 B 任何变化的磁场都会在周围空间产生变化的电场 C 只有非均匀变化的磁场才会在周围空间产生变化的电场 D 只有非均匀变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场
4．空间某处存在一个变化的磁场，正确的是 （CD ） A 在变化的磁场周围一定能产生变化的电场 B 在磁场中放一个闭合线圈，线圈一定有感应电流 C 在磁场中放一个闭合线圈，线圈不一定有感应电流 D 变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否没有关系
2
2．麦克斯韦认为：电路里产生感 应电流，是由于导体中的自由电荷 受到电场力的驱使而做定向移动， 说明电路所在的空间存在电场，这
个电场是由变化的磁场引起的。 ―――――变化的磁场周围产生电
场是一种普遍存在的现象。
3
3．学生讨论与交流：变化的磁场 产生的电场与我们熟悉的静电场
有何不同？
❖ 静电场的电场线是由正电荷出发，终止于负 电荷，是不闭合的。而变化的磁场产生的电 场没有起点也没有终点，是闭合的“旋涡电 场”
7
二：电磁波的产生及其特点
❖ 1.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期 性变化的电场，这个变化的电场就会在周围 空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁 场又会在较远的空间引起周期性的电场…… 这样变化的电场和磁场就不局限于空间某区 域。而是由近及远地向周围空间传播出去， 电磁波这样由近及远地传播，就形成电磁波
12
习题
1.下列有关电磁场的说法中,正确的是 （ BD） A.变化的磁场一定产生变化的电场 B.变化的电场一定产生磁场 C.变化的磁场一定产生周期性变化的电场 D. 周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场
2．下面说法正确的是 （BD） A. 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B. 均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C. 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 D. 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁场
3．关于电磁场的下列说法中正确的是 （CD） A 任何变化的电场都会在周围空间产生变化的磁场 B 任何变化的磁场都会在周围空间产生变化的电场 C 只有非均匀变化的磁场才会在周围空间产生变化的电场 D 只有非均匀变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场
4．空间某处存在一个变化的磁场，正确的是 （CD ） A 在变化的磁场周围一定能产生变化的电场 B 在磁场中放一个闭合线圈，线圈一定有感应电流 C 在磁场中放一个闭合线圈，线圈不一定有感应电流 D 变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否没有关系
2
2．麦克斯韦认为：电路里产生感 应电流，是由于导体中的自由电荷 受到电场力的驱使而做定向移动， 说明电路所在的空间存在电场，这
个电场是由变化的磁场引起的。 ―――――变化的磁场周围产生电
场是一种普遍存在的现象。
3
3．学生讨论与交流：变化的磁场 产生的电场与我们熟悉的静电场
有何不同？
❖ 静电场的电场线是由正电荷出发，终止于负 电荷，是不闭合的。而变化的磁场产生的电 场没有起点也没有终点，是闭合的“旋涡电 场”
7
二：电磁波的产生及其特点
❖ 1.电磁波的产生：如果在空间某区域有周期 性变化的电场，这个变化的电场就会在周围 空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁 场又会在较远的空间引起周期性的电场…… 这样变化的电场和磁场就不局限于空间某区 域。而是由近及远地向周围空间传播出去， 电磁波这样由近及远地传播，就形成电磁波
12
习题
1.下列有关电磁场的说法中,正确的是 （ BD） A.变化的磁场一定产生变化的电场 B.变化的电场一定产生磁场 C.变化的磁场一定产生周期性变化的电场 D. 周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场
2．下面说法正确的是 （BD） A. 恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B. 均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C. 静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场 D. 变化的电场和磁场互相激发，形成由近及远传播的电磁场
电磁场与电磁波绪论课件
PART 03
电磁场与电磁波的应用
无线通信
无线通信是利用电磁波在空间传输信息的通信方式，包括移动通信、无线局域网、 卫星通信等。
无线通信技术不断发展，从2G到5G，传输速度和可靠性不断提高，覆盖范围也不断 扩大。
无线通信在现代社会中发挥着重要作用，是人们获取信息、交流沟通的主要方式之 一。
雷达探测
详细描述
磁测法使用磁通量探头或磁力计来测量磁场 强度或磁通量密度，通过测量磁力或磁通量 变化来推算电场强度。这种方法在磁场测量 和磁力应用中较为常见，具有较高的灵敏度 和分辨率。
光测法
总结词
光测法是一种通过测量光的干涉、衍射和偏 振等特性来研究电磁场的方法。
详细描述
光测法利用光的干涉、衍射和偏振等特性与 电磁场相互作用的原理，通过测量光的变化 来推算电磁场的分布和性质。这种方法在光 学和光谱学领域中较为常见，具有较高的空
总结词
电磁波的电场矢量方向称为极化方向， 极化是电磁波的一个重要特性。
VS
详细描述
在空间中传播的电磁波，其电场矢量的方 向称为极化方向。由于电场和磁场相互垂 直，因此极化方向与传播方向构成一个平 面。不同的极化方向可以影响电磁波的传 播方式和性质，如折射、反射等。极化是 研究电磁波传播和应用的重要参数之一。
雷达探测是利用电磁波探测目标 并获取其位置、速度、形状等信
息的探测方式。
雷达广泛应用于军事、航空、气 象等领域，对于监测和预警具有
重要意义。
雷达探测技术不断发展，探测精 度和抗干扰能力不断提高，能够
更好地满足各种应用需求。
医学成像
医学成像是指利用电磁波对生 物体进行无损检测和成像的技 术。
医学成像技术包括X射线、超 声、核磁共振等，能够提供人 体内部结构和病变的详细信息 。
电磁场与电磁波绪论和第1章讲解
论
时变电磁场
基
均匀平面波在无界空间中的传播 均匀平面波的反射与透射
础
工
导行电磁波---微波技术
程
电磁辐射------天线原理
应
用
17
参考书
杨儒贵.电磁场与电磁波（中文版&英文版）.高等教育出 版社，2003
杨儒贵.电磁场与电磁波教学指导书.高等教育出版社， 2003
毕德显、林为干院士的电磁场理论更经典。 麻省理工的网络课程
1
Electromagnetic Fields and Electromagnetic Waves
电磁场与电磁波
崔光亮 凝聚态物理研究所
15653972883 cuiguangliang@
2
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专业基础课，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。
10
该类型微带天线还被用来集 成 PCMCIA 卡 、 无 线 MODEM和LAN。 PCMCIA 卡 尺 寸 形 同 信 用 卡，15•15•1 mm
PCMCIA卡式天线
11
天线在无线网络技术中的应用
无线路由器和无线网卡
台式机专用的PCI接口无 线网卡
笔记本电脑专用的PCMCIA 接Байду номын сангаас网卡
USB无线网卡
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）
7
天线
中、短波发射天线
微波接力天线
8
卡塞格伦天线
卡赛格伦天线是从卡赛格 伦光学望 远镜发展起来的一 种微波天线,它由反射面系统 和一个照射器组成， 反射面 系统包括一个旋转抛物面 .这 种天线是把照射器辐射的 球 面波，经副面和主面两次反 射后， 最终以平面波沿天线 轴辐射出去。
绪论-电磁场与电磁波(第3版)-邹澎-清华大学出版社
三、电磁场理论的重要性
3、电磁理论与电路的关系 我们专业的基础课和专业基础课可分为两大类：
与场有关的课程：电磁学、电磁场与电磁波、微波、天线、 电波传播、电磁兼容技术……
与路有关的课程：电路分析、模拟电路、数字电路、高频 电路，射频电路设计……
三、电磁场理论的重要性
这两类课程都是研究电磁现象的，所用的方法不同：
1、数学工具：微分、积分、矢量分析、微分方程、数学 物理方程。
①、显得理论性比较强＊； ②、利用教学工具的能力在科研和工程设计中起着非常重 要的作用，希望同学们在学习电磁场课的过程中，提高利 用数学工具解决实际问题的能力。
四、学习方法
2、本书内容可分为几部分（把握重点）
①、复习性内容：大学物理中学过内容（在电磁场理论中也
公众应用 ：机场监视、海上导航、气象 雷达、测量学、飞机着陆、夜间防盗、 速度测量（警戒雷达）、测绘等
科学应用：天文学、绘图和成像，精密 距离测量，自然资源遥感等
二、电磁场理论的广泛应用
5、微波炉
微波炉
微波炉的发明者是美国的斯本塞
三、电磁场理论的重要性
1、是一门重要的专业基础课
①、所有的信息都是通过电磁场和电磁波传递的*，因此必 须掌握电磁场和电磁波的基本规律。
是很重要的内容），在本课程中不作为重点，但作为预
备知识，要求熟悉，可参考大学物理教材复习＊ 。
②、基本内容：电磁场课程中的基本概念、基本方法。
③、阅读性内容：扩大知识面。
④、第7章在微波技术课中讲，其它章也有一些小节不讲。
以讲课内容为准（在书上作些批注）。
3、 评分方法
①、作业计入期末成绩（要求平时按时完成） 10%
②、是进一步学习一些后续课程的基础：微波技术、光纤 通信、天线、电波传播、电磁兼容技术、射频电路设 计……
电磁场与电磁波的基本概念
13
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
意义
爱因斯坦在自传中说：“在我求学的 时代，最吸引人的题目就是麦克斯韦
的理论”，“特殊的相对论起源于麦
克斯韦的电磁场方程”
1931年，在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因斯坦把麦克斯韦的
电磁场贡献评价为“自牛顿时代”以来物理学所经历的最深刻最有 成效的变化
E H
15
k
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
波动
16
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
一维波，二维波与三维波
17
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
18
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
– 基于电磁波理论针对某一问题作深入的分析
– 事先列提纲，经过教师同意 – 格式严格按要求（网上下载模板）
课堂演示（演讲）
– 针对课堂上的概念理解、习题解答作阐述 – 自制多媒体演示 – 5-10分钟 – PPT讲稿事先经老师确认
4
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
= 2f，称为角频率，单位是弧度/秒（rad/s）。
1 ，单位为赫兹（Hz）。 T 2π
表示2时间长度内包含的时间周期数。
24
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
空间域中看波
固定时间t，观察A随z的变化
A z, t A0 cos t kz
通讯
定位
高功率微波
32
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
意义
爱因斯坦在自传中说：“在我求学的 时代，最吸引人的题目就是麦克斯韦
的理论”，“特殊的相对论起源于麦
克斯韦的电磁场方程”
1931年，在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因斯坦把麦克斯韦的
电磁场贡献评价为“自牛顿时代”以来物理学所经历的最深刻最有 成效的变化
E H
15
k
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
波动
16
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
一维波，二维波与三维波
17
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
18
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
– 基于电磁波理论针对某一问题作深入的分析
– 事先列提纲，经过教师同意 – 格式严格按要求（网上下载模板）
课堂演示（演讲）
– 针对课堂上的概念理解、习题解答作阐述 – 自制多媒体演示 – 5-10分钟 – PPT讲稿事先经老师确认
4
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
= 2f，称为角频率，单位是弧度/秒（rad/s）。
1 ，单位为赫兹（Hz）。 T 2π
表示2时间长度内包含的时间周期数。
24
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
空间域中看波
固定时间t，观察A随z的变化
A z, t A0 cos t kz
通讯
定位
高功率微波
32
电磁场与电磁波 · 第一讲 电磁场与电磁波的基本概念 · 章献民
电磁场与电磁波讲义
Lect.10 引言1.课程简介1) 课程内容“电磁场与电磁波”或者叫电磁学，涉及到很多方面的内容。
翻开书本的话，会看到有矢量分析，电磁学的学习的数学基础，有静态电磁场、时变电磁场、电磁波、波导、天线等很多方面的内容。
但可以用一句话来概括：电磁学研究静止及运动电荷相关效应的一门学科，它是物理学的一个分支。
由基础物理学的知识可知，电荷产生电场。
电荷的移动构成电流，而电流则会在空间中产生磁场。
静止的电荷产生静电场。
恒定电流产生静磁场。
如果电荷或者电流随时间变化，则产生时变电场及时变磁场。
时变电场和时变磁场还可以相互激发，形成在空间中独立传播的时变电磁场，即电磁波。
所有的电磁场的唯一来源就是静止或者运动状态的电荷。
所以我们说《电磁场及电磁波》或者《电磁学》这门课程，不干别的，就是研究静止及运动电荷所产生的效应。
2) 核心概念这门课程的核心概念有两个，一个是场(field)，一个是波(wave)。
那么，什么是场？场是一个数学概念，只某个量在空间中的分布。
这个量可以不随时间变化，也可以随时间改变，前者称为静态场，后者称为时变场。
例如，在地球表面或者附近，任意位置，任意一个有质量的物体都受到重力的吸引，我们说地球在其周围的空间中形成了重力场。
例如，一个流体，流动的液体或者气体，每一个位置上流体的质点都对应一个速度，我们说，空间存在流体的一个速度场。
对于物理学上的场而言，空间上，每个点都对应有某个物理量的一个值。
这个物理学上的场，根据物理量本身的性质，有标量场和矢量场之分，我们之后会学到。
波(wave)的概念。
振动在空间的传播，伴随能量的传播过程。
举例：声波。
电磁波电磁波相关内容：波的描述、界面上的反射与折射、波在开放及封闭空间中的传播等。
3) 电磁理论的发展早期：电及磁现象被视为两种独立的不同的现象。
希腊人琥珀中国《吕氏春秋》司南富兰克林正负电荷、电荷守恒。
风筝实验库伦库伦定律定量电学1820，Hans Christian Orsted: 电流可以造成磁针的偏转.即电流可以产生磁场。
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能优越的新材料。 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，同时也萌生了计算电磁
场与波的新方法，从而形成计算电磁学的新学科。
四、学习的目的、方法及其要求
•
• • • •
掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律
掌握宏观电磁波的传播规律 了解电磁波的辐射原理 掌握静态场问题的基本求解方法 训练分析问题、归纳问题的科学方法
1831年
英国法拉第 时变磁场产生时变电场 (1791－1867) 电磁感应定律
重大突破
1873年英国科学家麦克斯韦（1831－1879）提出了
位移电流的假设，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。
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。
及磁场，从而改变了介质中原先的场分布，这就是场
与介质的相互作用现象。 先介绍真空中的电磁场，然后再讨论介质中的电
磁场。
场与源 电荷及电流是产生电磁场惟一的源。 引入磁荷及磁流的概念是十分有益的，但是，
它们仅是假想的。
研究场与源的关系是电磁理论的基本问题之一。
历史的回顾
公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引 微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象； 后来，人们发现了地球磁场的存在。1785年法国科学家 库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。
1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生
的磁场。同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两 个电流之间的作用力。1831年英国科学家法拉第（1791 －1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说 明时变磁场可以产生时变电场。
历史的回顾 时 代 公元前600年 公元前300年 1785年 1785年 明 者 现 象 希腊人 摩擦后琥珀吸引微物体 中国人 磁石吸铁 法国库仑 电荷之间的作用力 (1736－1806) 库仑定律 法国安培 电流之间的作用力 (1775－1836) 安培定律 发
2004年无线上网的设备达到15亿部。 2004年60%美国人在工作中使用无线设备。 2005年全世界无线上网的人数达到亿。 2007年美国无线商务用户达到9100万。 目前中国的手机用户已有9.3亿。
相互促进，共同发展
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波的新方法，研制了很多电磁性
三、电磁场与波的应用
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、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等，都是利 用磁场力的作用。 当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥 感、无线因特网、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。
物质属性
电磁场与电磁波是客观存在的一种物质，因为它 具有物质的两种重要属性：能量和质量。但是，电磁 场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁 场与电磁波的能量特性。 电磁场与电磁波既然是一种物质，它的存在和传
播无需依赖于任何媒质。 对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为
“自由空间”。
场与介质 当空间存在介质时，在电磁场的作用下介质中会 发生极化与磁化现象，结果在介质中又产生二次电场
【9】 杨显清，王园，赵家升. 电磁场与电磁波（第4版）教学指导书. 北京：高等教
育出版社，2006
电磁波 如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场 及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可 以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电 磁场。时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在 空间形成了电磁波。 静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分 别进行研究。因此，本书先讨论静电场和恒定磁场， 然后再介绍时变电磁场。
电磁场与电磁波
电子信息教研室 张平娟 2011.9
绪论
一、本课程与相关课程的关系
二、教学内容 电场和磁场 静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用， 这种场称为电场。不随时间变化的电场称为静电场。 运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导 体有力的作用，这种物质称为磁场。不随时间变化的磁 场称为恒定磁场。
•
•
培养用数学方法解决实际问题的能力
独立完成作业
六、主要参考书
六、主要参考书
【1】 谢处方，饶克谨. 电磁场与电磁波（第3版）. 北京：高等教育出版社，1999 【2】 Liang Chi Shen, Jin Au Kong . Applied Electromagnetism. 2nd ed . PWS Publishing Company, 1987 【3】 John D. Kraus, Daniel A. Fleisch. Electromagnetics With Applications. 5nd ed （影印版）. 北京：清华大学出版社，2001 【4】 William H. Hayt, Jr. John A. Buck 著.工程电磁学（第六版）. 徐安士, 周乐柱 译. 北京：电子工业出版社，2004 【5】 Bhag Singh Guru, Hü seyin R. Hiziroglu 著.电磁场与电磁波. 周克定等译. 北 京：机械工业出版社，2002 【6】 杨儒贵. 电磁场与电磁波. 北京：高等教育出版社，2003 【7】 赵家升，杨显清，王园. 电磁场与波典型题解析及自测试题 . 西安：西北工业大 学出版社，2002 【8】 冯林，杨显清，王园等编著. 电磁场与电磁波. 北京：机械工业出版社，2004
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
反 射 定 律 的 应 用
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电 磁 波 极 化 特 性 的 应 用
立 体 电 影
全
信 息 载 体 的 应 用
球
定
位
系
统
Global Positioning System(GPS)
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场与波的新方法，从而形成计算电磁学的新学科。
四、学习的目的、方法及其要求
•
• • • •
掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律
掌握宏观电磁波的传播规律 了解电磁波的辐射原理 掌握静态场问题的基本求解方法 训练分析问题、归纳问题的科学方法
1831年
英国法拉第 时变磁场产生时变电场 (1791－1867) 电磁感应定律
重大突破
1873年英国科学家麦克斯韦（1831－1879）提出了
位移电流的假设，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。
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。
及磁场，从而改变了介质中原先的场分布，这就是场
与介质的相互作用现象。 先介绍真空中的电磁场，然后再讨论介质中的电
磁场。
场与源 电荷及电流是产生电磁场惟一的源。 引入磁荷及磁流的概念是十分有益的，但是，
它们仅是假想的。
研究场与源的关系是电磁理论的基本问题之一。
历史的回顾
公元前600年希腊人发现了摩擦后的琥珀能够吸引 微小物体；公元前300年我国发现了磁石吸铁的现象； 后来，人们发现了地球磁场的存在。1785年法国科学家 库仑（1736－1806）通过实验创建了著名的库仑定律。
1820年丹麦人奥斯特（1777－1851）发现了电流产生
的磁场。同年法国科学家安培（1775－1836）计算了两 个电流之间的作用力。1831年英国科学家法拉第（1791 －1867）发现电磁感应现象，创建了电磁感应定律，说 明时变磁场可以产生时变电场。
历史的回顾 时 代 公元前600年 公元前300年 1785年 1785年 明 者 现 象 希腊人 摩擦后琥珀吸引微物体 中国人 磁石吸铁 法国库仑 电荷之间的作用力 (1736－1806) 库仑定律 法国安培 电流之间的作用力 (1775－1836) 安培定律 发
2004年无线上网的设备达到15亿部。 2004年60%美国人在工作中使用无线设备。 2005年全世界无线上网的人数达到亿。 2007年美国无线商务用户达到9100万。 目前中国的手机用户已有9.3亿。
相互促进，共同发展
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波的新方法，研制了很多电磁性
三、电磁场与波的应用
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、磁悬浮轴承以及磁悬浮列车等，都是利 用磁场力的作用。 当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥 感、无线因特网、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。
物质属性
电磁场与电磁波是客观存在的一种物质，因为它 具有物质的两种重要属性：能量和质量。但是，电磁 场与电磁波的质量极其微小，因此，通常仅研究电磁 场与电磁波的能量特性。 电磁场与电磁波既然是一种物质，它的存在和传
播无需依赖于任何媒质。 对于电磁场与电磁波来说，真空环境通常被称为
“自由空间”。
场与介质 当空间存在介质时，在电磁场的作用下介质中会 发生极化与磁化现象，结果在介质中又产生二次电场
【9】 杨显清，王园，赵家升. 电磁场与电磁波（第4版）教学指导书. 北京：高等教
育出版社，2006
电磁波 如果电荷及电流均随时间改变，它们产生的电场 及磁场也是随时变化的，时变的电场与时变的磁场可 以相互转化，两者不可分割，它们构成统一的时变电 磁场。时变电场与时变磁场之间的相互转化作用，在 空间形成了电磁波。 静电场与恒定磁场相互无关、彼此独立，可以分 别进行研究。因此，本书先讨论静电场和恒定磁场， 然后再介绍时变电磁场。
电磁场与电磁波
电子信息教研室 张平娟 2011.9
绪论
一、本课程与相关课程的关系
二、教学内容 电场和磁场 静止电荷产生的场表现为对于带电体有力的作用， 这种场称为电场。不随时间变化的电场称为静电场。 运动电荷或电流产生的场表现为对于磁铁和载流导 体有力的作用，这种物质称为磁场。不随时间变化的磁 场称为恒定磁场。
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培养用数学方法解决实际问题的能力
独立完成作业
六、主要参考书
六、主要参考书
【1】 谢处方，饶克谨. 电磁场与电磁波（第3版）. 北京：高等教育出版社，1999 【2】 Liang Chi Shen, Jin Au Kong . Applied Electromagnetism. 2nd ed . PWS Publishing Company, 1987 【3】 John D. Kraus, Daniel A. Fleisch. Electromagnetics With Applications. 5nd ed （影印版）. 北京：清华大学出版社，2001 【4】 William H. Hayt, Jr. John A. Buck 著.工程电磁学（第六版）. 徐安士, 周乐柱 译. 北京：电子工业出版社，2004 【5】 Bhag Singh Guru, Hü seyin R. Hiziroglu 著.电磁场与电磁波. 周克定等译. 北 京：机械工业出版社，2002 【6】 杨儒贵. 电磁场与电磁波. 北京：高等教育出版社，2003 【7】 赵家升，杨显清，王园. 电磁场与波典型题解析及自测试题 . 西安：西北工业大 学出版社，2002 【8】 冯林，杨显清，王园等编著. 电磁场与电磁波. 北京：机械工业出版社，2004
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
反 射 定 律 的 应 用
i
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电 磁 波 极 化 特 性 的 应 用
立 体 电 影
全
信 息 载 体 的 应 用
球
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系
统
Global Positioning System(GPS)
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