第11章电磁场和电磁波
电磁场与电磁波教案
电磁场与电磁波教案第一章：电磁场的基本概念1.1 电荷与电场介绍电荷的性质和分类解释电场的概念和电场线电场的叠加原理1.2 磁场与磁力介绍磁铁和磁性的概念解释磁场的概念和磁场线磁场的叠加原理和磁力计算1.3 电磁感应介绍法拉第电磁感应定律解释电磁感应现象的应用第二章：电磁波的基本性质2.1 电磁波的产生与传播介绍麦克斯韦方程组解释电磁波的产生和传播过程电磁波的波动方程和相位2.2 电磁波的波动性质介绍电磁波的波长、频率和波速波动方程的解和电磁波的波动性质2.3 电磁波的能量与辐射解释电磁波的能量和辐射机制介绍电磁波的辐射压和光电效应第三章：电磁波的传播与应用3.1 电磁波在自由空间的传播自由空间中电磁波的传播方程电磁波的传播速度和天线原理3.2 电磁波在介质中的传播介绍电磁波在介质中的传播方程介质的折射率和反射、透射现象3.3 电磁波的应用介绍电磁波在通信、雷达和医学等领域的应用第四章：电磁波的辐射与接收4.1 电磁波的辐射介绍电磁波的辐射机制和天线理论电磁波的辐射强度和辐射功率4.2 电磁波的接收介绍电磁波接收原理和接收器设计调制和解调技术在电磁波接收中的应用4.3 电磁波的辐射与接收实验设计实验来观察和测量电磁波的辐射和接收现象第五章：电磁波的传播特性与调控5.1 电磁波的传播特性介绍电磁波的传播损耗和传播距离电磁波的多径传播和散射现象5.2 电磁波的调控技术介绍电磁波的调制技术和幅度、频率和相位的调控方法5.3 电磁波的传播调控应用介绍电磁波在无线通信和雷达系统中的应用和调控技术第六章：电磁波的波动方程与电磁波谱6.1 电磁波的波动方程推导电磁波在均匀介质中的波动方程讨论电磁波的横向和纵向波动特性6.2 电磁波谱介绍电磁波谱的分类和各频段的特征讨论电磁波谱中常见的波段，如射频、微波、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等6.3 电磁波谱的应用分析电磁波谱在不同领域的应用，如通信、医学、材料科学等第七章：电磁波的传播环境与传播效应7.1 电磁波的传播环境分析不同传播环境对电磁波传播的影响，如自由空间、大气层、陆地、海洋等讨论传播环境中的衰减、延迟和散射等效应7.2 电磁波的传播效应介绍电磁波的折射、反射、透射、绕射和干涉等传播效应分析这些效应在实际应用中的影响和应对措施7.3 电磁波的传播环境与效应应用探讨电磁波传播环境与效应在通信、雷达、遥感等领域的应用和解决方案第八章：电磁波的辐射与天线技术8.1 电磁波的辐射原理分析电磁波辐射的物理机制，如开放电极、偶极子、天线阵列等讨论电磁波辐射的方向性和极化特性8.2 天线的基本理论介绍天线的基本参数，如阻抗、辐射效率、增益等分析天线的设计方法和性能优化策略8.3 电磁波的辐射与天线技术应用探讨天线技术在无线通信、广播、雷达等领域的应用和实例第九章：电磁波的接收与信号处理9.1 电磁波的接收原理介绍电磁波接收的基本过程，如放大、滤波、解调等分析接收机的性能指标，如灵敏度、选择性、稳定性等9.2 信号处理技术介绍信号处理的基本方法，如采样、量化、编码、调制等讨论数字信号处理技术在电磁波接收中的应用9.3 电磁波的接收与信号处理应用探讨电磁波接收与信号处理技术在通信、雷达、遥感等领域的应用和实例第十章：电磁波的测量与实验技术10.1 电磁波的测量原理分析电磁波测量的基本方法，如直接测量、间接测量、网络分析等讨论测量仪器和设备的选择与使用10.2 实验技术介绍电磁波实验的基本步骤和方法，如实验设计、数据采集、结果分析等分析实验中可能遇到的问题和解决策略10.3 电磁波的测量与实验技术应用探讨电磁波测量与实验技术在科研、工程、教学等领域的应用和实例重点解析第一章：电磁场的基本概念重点：电荷与电场的性质，电场的概念和电场线，电场的叠加原理。
电磁场与电磁波公式整理
电磁场与电磁波公式整理第一章A：矢量恒等式()()()A B C B C A C A B ×=×=×i i i ()()()A B C B A C C A B ××=−i i ()uv u v v u ∇=∇+∇ ()uA u A A u ∇=∇+∇i()0U ∇×∇=()0A ∇∇×=i 2()U U ∇∇=∇i2()()A A A ∇×∇×=∇∇−∇iVSAdV A dS ∇=∫∫i iVCAdS A dl ∇×=∫∫in V S AdV AdS e ∇×=×∫∫ n V S udV udS e ∇=∫∫n S C udS udl e ×∇=∫∫ 2)V S u v u dV udSnv v ∂+∇∇=∇∂∫∫i22(()VSuu v v dV uv dS n nv u ∂∂−=−∇∇∂∂∫∫ B：三种坐标系的积分元以及梯度、散度、旋度、和拉普拉斯运算⑴直角坐标系位置矢量微分元：x y z dr dx dy dz e e e =++面积元：,,x y z d dydz d dxdz d dxdy s s s === 体积元：dv dxdydz = x y z u u uu e e e x y z ∂∂∂∇=++∂∂∂ y x z A A A A x y z∇=∂∂∂++∂∂∂i x yz A x y z A A A x yz e ee∂∂∂∇×=2222222u u u u x y z ∇∂∂∂=++∂∂∂()uA u A u A ∇×=∇×+∇×()A B B A A B∇×=∇×−∇×i i i ()()()A B A B B A A B B A ∇=∇×+∇+×∇×+×∇×i i i ()()()()A B A B B A B A A B ∇××=∇−∇+∇−∇i i i i⑵圆柱坐标系位置矢量微分元：z dr d d dz e e e ρφρρφ=++面积元：,,z d d dz d d dz d d d s s s ρφρφρρρφ=== 体积元：dv d d dz ρρφ=z u u u u z e e e ρφρρφ∂∂∂∇=++∂∂∂ ()()()11A A A z A z ρρρφρρρφ∂∂∂∇=++∂∂∂i1z e e e A z A A Az ρφρρφρρφ∂∂∂∇×=∂∂∂22222211()u u u u z ρρρρρφ∂∂∂∂=++∇∂∂∂∂⑶球坐标系位置矢量微分元：sin r r r dr dr d d e e e θφθθφ=++面积元：2sin ,sin ,r d d d d r drd d rdrd r s s s θφθθφθφθ=== 体积元：2sin dv drd d r θθφ=1sin ru u u u r r r e e e θφθθφ∂∂∂∇=++∂∂∂22111()(sin )sin sin r A r r r r rA r A A φθθθθθφ∂∂∂∇=++∂∂∂i2sin 1sin sin re re r e A r ArrA r A r θφθθφθθθφ∂∂∂∇×=∂∂∂ 22222222111()(sin sin sin u u uu r r r r r r θθθθφθ∇∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂ C：几个定理散度定理：v s FdV F dS ∇=∫∫i i斯托克斯定理：s c F dS F dl∇×=∫∫i i亥姆霍茨定理：()()()F r u r A r =−∇+∇×格林定理：n V S FdV F dS e ∇=∫∫i i高斯定理和环路定理：第二章表一：电荷和电流的三种密度表二：电场和磁场表四：介质中的电（磁）场感应强度:电磁感应定律S in B dS d d dt dt ϕε=−=−∫i in C in E dl ε=∫i S C S d Bd dt tE dl ∂∂=−∫∫i i 积分形式 1.如果回路静止则有：S C S Bd tE dl ∂∂=−∫∫i BE t∂∇×=−∂ 2.导体以速度v 在磁场中运动 ： ()CC v B dl E dl ×=∫∫i i3.导体在时变场中运动：()CS S B d tC v B dl E dl ∂∂−×=+∫∫∫i i i表五：麦克斯韦方程组：。
电磁场与电磁波 答案
23 谐振腔和波导管内的电磁场只能存在或者传播一定的频率的电磁波是由谐振腔和波
导管的边界决定的。
24 写出采用洛伦兹规范和在此规范下的电磁场方程： v v v 1 ∂2Α v 1 ∂ϕ 1 ∂ 2ϕ ρ 2 2 J ， = − µ ∇⋅Α+ 2 = 0，∇ Α − 2 ∇ ϕ − =− 。 0 2 2 2 ε0 c ∂t c ∂t c ∂t 25 推迟势的本质是电磁作用具有一定的传播速度。
i 1 1 1v v 41 电磁场张量 Fµν按下列方式构成不变量。 Fµν Fµν = B 2 − 2 E 2 ， ε µνλτ Fµν Fλτ = B ⋅ E c 2 8 c 42 静止µ子的寿命只有 2.197×10-6 秒，以接近光速运动时只能穿过 660 米。但实际上很
大部分µ子都能穿过大气层到达底部。在地面上的参考系把这种现象描述为运动µ子 寿命延长的效应。 但在固定于µ子上的参考系把这种现象描述为运动大气层厚度缩小 的效应。
二、填空题
1 电动力学的研究对象是电磁场的基本属性和运动规律，研究电磁场与带电粒子之间
的相互作用。
2 位移电流是由麦克斯韦首先引入的，其实质是电场的变化率。 3 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并指出光波就是一种电磁波。 4 麦克斯韦方程和洛伦兹力公式正确描述了电磁场的运动规律以及它和带电物质的相
互作用规律。 v v v v 5 各向同性线性介质的极化强度 P 和外加电场 E 之间的关系是 P = χ e ε 0 E ，其中 χ e 是 介质的极化率， ε 0 是真空电容率。 v v ∂B 。 6 变化的磁场产生电场的微分方程为 ∇ × E = − ∂t
时空坐标相互变换。相应地，电磁场的三维矢势和一维标势构成一个统一体，不可 分割，当参考系改变时，矢势和标势相互变换。 （√） （×） 28 时间和空间是两个独立的物理量，不能统一为一个物理量。
电磁场与电磁波教材
电磁场与电磁波摘要:电磁场与电磁波课程与电气专业息息相关，是我们电气专业学生必须学习的，这学期我们进行了电磁场与电磁波的学习。
主要讲解了矢量分析，电磁场的基本定律，时变电磁场，简述了静态电磁场极其边值问题的解。
第一章:矢量分析是研究电磁场在空间分布和变化规律的基本数学工具之一。
第二章以大学物理（电磁学）为基础，介绍电磁场的基本物理量和基本规律，第三章分别介绍了静电场、恒定电场和恒定磁场的分析方法。
第四章主要讨论时变电磁场的普遍规律。
一、矢量分析电磁场是是分布在三维空间的矢量场，矢量分析是研究电磁场在空间的分布和变化规律的基本教学工具之一。
1：标量和矢量(1) 标量：一个只用大小描述的物理量。
矢量：一个既有大小又有方向特性的物理量，常用黑体字母或带箭头的字母表示。
矢量一旦被赋予“物理单位”，则成为一个具有物理意义的矢量，如：电场强度矢量E 、磁场强度矢量H 、作用力矢量F 、速度矢量v 等。
(2) 两个矢量A 与B 相加，其和是另一个矢量D 。
矢量D=A+B 可按平行四边形法则得到：从同一点画出矢量A 与B ，构成一个平行四边形，其对角线矢量即为矢量D 。
两个矢量A 与B 的点积是一个标量，定义为矢量A 与B 的与它们之间较小的夹角的余弦之积。
(3) 两个矢量A 与B 的叉积是一个矢量，它垂直于包含矢量A 和B 的平面，大小定义为矢量A 与B 的与它们之间较小的夹角的正弦之积，方向为当右手四个手指从矢量A 到B 旋转时大拇指的方向。
2：标量场的梯度（1）等值面: 标量场取得同一数值的点在空间形成的曲面，形象直观地描述了物理量在空间的分布状态。
对任意给定的常数C ，方程C z y x u ),,(就是等值方程。
（2）梯度的概念：标量场u 在点M 处的梯度是一个矢量，它的方向沿场量u 变化率最大的方向，大小等于其最大变化率，并记作grad u,即 grad u= e l |max直角坐标系中梯度的表达式为grad u=,标量场u 的梯度可用哈密顿算符表示为grad u=()．u =（3）标量场的梯度具有以下特性：①标量场u 的梯度是一个矢量场，通常称▽u为标量场u 所产生的梯度场；②标量场u （M ）中，再给定点沿任意方向l 的方向导数等于梯度在该方向上的投影；③标量场u （M ）中每一点M 处的梯度，垂直于过该点的等值面，且指向u （M ）增加的方向。
电磁场与电磁波在电子通信技术领域中的应用
电磁场与电磁波在电子通信技术领域中的应用电、磁现象是大自然最重要的物理现象,也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,但是这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。
18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是有活力的,而不是僵死的。
他认为电就是宇宙的活力,是宇宙的灵魂,电、磁、光、热是相互联系的。
法拉第在谢林的影响下,相信电、磁、光、热是相互联系的。
奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后,法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用,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,导体线圈中就产生电流。
这表明电与磁之间存在着密切的联系。
麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间相互作用的关系,并发展了场的概念。
他在法拉第实验的基础上,总结了宏观电磁现象的规律,引进位移电流的概念。
这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;与变化着的磁场产生电场相对应。
在此基础上提出了一组表达电磁现象基本规律的偏微分方程,称为麦克斯韦方程组,成为经典电磁场理论的基本内容。
电磁场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(或电磁波)作为能量的一种形式,是当今世界最重要的能源,其研究领域涉及能量的产生、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。
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的时代,并且发展成为当代最引人注目的学科之一。
电磁场与电磁波电子教案
电磁场与电磁波电子教案第一章：电磁场的基本概念1.1 电荷和电场介绍电荷的性质和分类解释电场的概念和电场线电场强度的定义和计算电场的叠加原理1.2 磁场和磁力介绍磁铁和磁性的概念解释磁场的概念和磁感线磁感应强度的定义和计算磁场的叠加原理1.3 电磁感应介绍法拉第电磁感应定律解释感应电动势和感应电流的产生电磁感应的实验现象和应用第二章：电磁波的基本性质2.1 电磁波的产生和传播介绍麦克斯韦方程组和电磁波的理论基础解释电磁波的产生和传播过程电磁波的波动方程和波长、频率、速度的关系2.2 电磁波的能量和动量介绍电磁波的能量密度和能量传递解释电磁波的动量和动量传递电磁波的辐射压和辐射阻力的概念2.3 电磁波的偏振和反射、折射介绍电磁波的偏振现象和偏振光的性质解释电磁波在介质中的反射和折射现象反射定律和折射定律的原理及应用第三章：电磁波的传播和辐射3.1 电磁波在自由空间中的传播介绍自由空间中电磁波的传播特性解释电磁波的辐射和天线原理电磁波的辐射强度和辐射功率的概念3.2 电磁波在介质中的传播介绍电磁波在介质中的传播规律解释介质的折射率和介电常数的概念电磁波在介质中的衰减和色散现象3.3 电磁波的辐射和天线原理介绍天线的分类和基本原理解释天线的辐射特性和发展电磁波的辐射模式和天线的设计方法第四章：电磁波的应用4.1 电磁波在通信技术中的应用介绍电磁波在无线通信中的应用解释无线电波的传播和传播损耗电磁波在移动通信和卫星通信中的应用4.2 电磁波在雷达技术中的应用介绍雷达技术的基本原理和组成解释雷达方程和雷达的探测距离电磁波在雷达系统和雷达导航中的应用4.3 电磁波在医疗技术中的应用介绍电磁波在医学影像诊断中的应用解释磁共振成像（MRI）的原理和应用电磁波在放射治疗和电磁热疗中的应用第五章：电磁波的防护和辐射安全5.1 电磁波的辐射和防护原理介绍电磁波的辐射对人体健康的影响解释电磁波的防护原理和防护措施电磁屏蔽和电磁兼容的概念5.2 电磁波的辐射标准和法规介绍国际和国内电磁波辐射的标准和法规解释电磁波辐射的限制和测量方法电磁波辐射管理的政策和监管措施5.3 电磁波的辐射安全和防护措施介绍电磁波辐射的安全距离和防护措施解释电磁波辐射的个人防护和公共场所的防护措施电磁波辐射的环保意识和公众宣传的重要性第六章：电磁波在电力系统中的应用6.1 电磁波在电力传输中的应用介绍高压输电线路中的电磁干扰问题解释输电线路的屏蔽和接地措施电磁波在特高压输电技术中的应用6.2 电磁波在电力系统监测与控制中的应用介绍电力系统中的电磁场监测和测量技术解释电磁波在电力系统状态监测和故障诊断中的应用电磁波在智能电网和分布式发电系统中的应用6.3 电磁波在电力设备中的影响及防护分析电磁波对电力设备的干扰和影响解释电磁兼容性设计在电力设备中的应用电磁波防护措施在电力设备中的实施方法第七章：电磁波在交通领域的应用7.1 电磁波在铁路交通中的应用介绍铁路信号系统和电磁波在信号传输中的应用解释铁路通信和列车无线通信系统中电磁波的应用电磁波在铁路自动控制系统中的应用7.2 电磁波在汽车交通中的应用介绍汽车电子设备和电磁波的应用解释车载通信系统和电磁波在车辆导航中的应用电磁波在智能交通系统中的应用7.3 电磁波在航空和航天领域的应用介绍电磁波在航空通信和导航中的应用解释电磁波在卫星通信和航天器通信中的应用电磁波在航空航天器中的其他应用，如雷达和遥感技术第八章：电磁波在工科领域的应用8.1 电磁波在电子工程中的应用介绍电磁波在无线电发射和接收中的应用解释电磁波在微波器件和天线技术中的应用电磁波在射频识别（RFID）技术中的应用8.2 电磁波在光电子学中的应用介绍电磁波在光纤通信中的应用解释电磁波在激光器和光电器件中的应用电磁波在光电探测和成像技术中的应用8.3 电磁波在生物医学领域的应用介绍电磁波在医学诊断和治疗中的应用解释电磁波在磁共振成像（MRI）和微波热疗中的应用电磁波在其他生物医学技术中的应用，如电疗和电磁屏蔽第九章：电磁波的环境影响和政策法规9.1 电磁波的环境影响分析电磁波对环境和生物的影响，如电磁辐射污染解释电磁波的环境监测和评估方法电磁波环境保护措施和可持续发展策略9.2 电磁波的政策法规介绍国际和国内关于电磁波辐射的政策法规解释电磁波辐射的标准和限制条件电磁波辐射管理的政策和监管措施9.3 电磁波的公众宣传和教育分析电磁波辐射的公众认知和误解解释电磁波辐射的安全性和健康影响电磁波辐射的公众宣传和教育方法第十章：电磁波的未来发展趋势10.1 新型电磁波技术和材料的研究介绍新型电磁波发射和接收技术的研究解释新型电磁波传输材料和超材料的研究进展电磁波技术在未来的应用前景10.2 电磁波在新型能源领域的应用介绍电磁波在太阳能和风能等新型能源领域的应用解释电磁波在智能电网和能源互联网中的应用电磁波在未来能源系统中的作用和挑战10.3 电磁波与物联网和大数据的结合分析电磁波在物联网通信中的应用解释电磁波在大数据传输和处理中的作用电磁波在未来物联网和大数据技术中的挑战和发展趋势重点和难点解析一、电磁场的基本概念：理解电荷、电场、磁场和磁力的基本性质，以及电磁感应的原理。
电磁场与电磁波
CH8 电磁场与电磁波本章主要内容1、掌握位移电流的定义及意义。
2、正确理解电场和磁场的互相激发。
3、知道平面电磁波的性质、表示方法。
引言19世纪以前，人们曾认为电和磁是互不相关联的两种东西。
自从发现了电流的磁效应，人们开始注意到电流（运动电荷）与磁场之间的相互关系，可是很长时间只能看到电流产生磁场，而不能做到磁场产生电流，更谈不上揭示电场与磁场之间的关系。
法拉第发现的电磁感应定律，不仅实现了磁生电，还进一步揭示了变化磁通与感应电动势的关系。
麦克斯韦在前人实践和理论的基础上，对整个电磁现象做了系统的研究，提出了感生电动势来源于变化磁场所产生的涡旋电场，指出了“变化磁场产生电场”的磁场与电场之间的联系。
在研究安培环路定律用于时变电流电路的矛盾之后，他又提出了位移电流的假说，不仅将安培环路定律推广到时变电路中，还进一步指出了“时变电场也产生磁场”的电场与磁场之间的联系。
在此基础上，麦克斯韦总结出将电磁场统为一体的一组方程式，即所称的麦克斯韦方程组，该方程组不仅可以描述时变的电磁场，而且覆盖了静态的电磁场。
麦克斯韦方程组表明，不仅电荷会产生电场，而且变化的磁场也会产生电场；不仅电流会产生磁场，而变化电场也同样会产生磁场。
由此麦克斯韦推断，一个电荷或电流的扰动就会形成在空间传播并相互激发的电场、磁场的波动即电磁波。
麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在（1865年）而且还计算出电磁波的传播速度等于光速。
由此，麦克斯韦将光和电磁波统一在一个理论框架下。
1888年赫芝首次用实验证实了电磁波的发生与存在。
以后的大量实验充分证明了麦克斯韦理论的正确性。
麦克斯韦（ＭＡＸＷＥＬＬ）方程是宏观电动力学的理论基础。
§1 位移电流１．位移电流麦克斯韦将安培环路定理运用于含电容的交变电路中(如图9-1)发现矛盾所在。
a 穿过S1、S2的稳恒电流相同b 穿过S1、S2的传导电流不同图9-1稳恒电流磁场的安培环路定理具有如下形式：⎰⎰=⋅=⋅S L I S d j d H （9-1）式中j 为传导电流密度，I 是穿过以闭合曲线L 为边线的任意曲面的传导电流强度（电流密度通量）。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
电磁场与电磁波第章
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电磁场与电磁波实验
电磁场与电磁波实验LT实验一 电磁波参量的测量一、实验目的1.在学习均匀平面电磁场特性的基础上，观察电磁波传播特性。
2.熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定相位常数和波速。
二、实验原理两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间以相同或相反方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。
本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长λ值，再由β=2πλ⁄，ν=λf =ωβ⁄得到电磁波的主要参数：β，ν等。
图1-1其中λ的测量方法如下：设入射波为：E i=E0i e−jϕ。
当入射波以入射角θ1向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波E r和折射波E t。
设介质板的反射系数为R，由空气进入介质板的折射系数为T0，由介质板进入空气的折射系数为T c，另外，可动板P r2固定板P r1都是金属板，其电场反射系数为-1。
在一次近似的条件下，接收喇叭P r3处的相干波分别为E r1=−RT0T c E0i e−jϕ1，E r2=−RT0T c E0i e−jϕ2。
在P r3处相干波合成为E r=E r1+E r2=−RT0T c E0i(e−jϕ1+e−jϕ2)式中Δϕ=ϕ1−ϕ2=2β∗ΔL为了准确测量，一般采用P r3零指示法，⁄)=0或Δϕ=(2n+1)π即cos(Δϕ2n=0,1,2…这里n表示相干波合成驻波场的波节点（E r=0）数。
同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。
故把n=0时E r=0的驻波节点为参考节点的位置L0，又因Δϕ=2∗(2πλ⁄)∗ΔL⁄)∗ΔL或4ΔL=故(2n+1)π=2∗(2πλ(2n+1)λ(n为半波长数，一般n=4可得λ=2(L n−L0)n已足够)图2-2 相干波E r1和E r2分布图三、实验内容1.了解电磁波综合测试仪的工作特点，使用方法，特别要熟悉和掌握利用相干波原理测试电磁波波长的方法。
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H
r
0ddE t S0ddE t R2
D
在 离 两 板 中 心 连 线 r处 (rR )
取 一 半 径 为 r的 环 路 ， 则 应 有
Ñl H dl
dD dt
由于磁场对称分布，即在环路上各点H值相等所以：
H2r0
dEr2
dt
H
r 2
0
dE dt
B0H1 200ddE tr
例5：图示为一充电后的平行板电容器，A板带正电，B板带负电，将开
L 1 L 2
C H dlH dl
L 1
L 2
DL1Hdl 0
L1H dlIDddDt
v
v j0
D t
不一定连续 永远连续
D 具有电流密度的性质，麦克斯韦称它为位移电流密度。
t
位移电流密度：
D jD t
为矢量，方向：
充电：jD与D方向相同 放电： jD与D方向相同相反
位移电流： ID S jD d S S D t d S d dS D td S d d Dt
但在某些情况下又可相互转化，如：正负电子碰撞可转化为光子， 或光子在一定的条件下可转化为正负电子等等。
例4：半径为R的两块圆板，构成平行板电容器放在真空中，今对电容 器匀速充电，使两板间电场的变化率为dE/dt，求两板间的位移电流，
并计算电容器内离两板中心连线r<R处的磁感应强度B。
QId dd tDddt(0ES)
以上关系还适用吗?
极板电量：
q CU
极板间电位移：
D0
q S
CU S
v D
电位移通量：
DDSCU
故位移电流：
ID
dD dt
CdU dt
不是平板电容器时，D=σ0仍成立，故此公式仍然适用。
例2：加在平行板电容器极板上的电压变化率为1.06V/s，在 电容器内产生1.0A的位移电流，则该电容器的电容量为＿＿＿ F。
（2）传导电流和位移电流的区别和联系
联系：都能激发磁场，回路中两者方向一致。
区别：传导电流：电荷定向运动形成；能产生焦耳热。
位移电流：实质是变化电场，而无电荷定向运动。
jD 0
dEP dt t
在高频情况下，电介质反复 极化时，放出热量，但非焦 耳热，遵从完全不同的规律。
焦耳热
（3）位移电流的引入深刻的揭示了电场和磁场之间内在联系和依存关 系，反映了自然现象的对称性。变化的电场和变化的磁场相互激发形成 统一的电磁场。
位移电流公式：
ID
dD dt
又由上例可得：
ID
dD dt
CdU dt
C ID dU dt
代入数值可算得：
C1F
例3：如图所示，电荷+q以速度v向O点运动， +q到O点的距离为x，
在O点处作半径为a的圆平面，圆平面与v垂直。求：通过此圆的
位移电流．
当q离平面x时，通过圆平面的电位移通量
D
a 0
第十一章 电磁场和电磁波
•创立统计物理学---麦克斯韦统计理论 •完整阐述经典电磁理论—麦克斯韦方程组 •预言光波是一种电磁波---将光学纳入电磁学体系 •建立卡文迪什实验室---26位诺贝尔奖获得者
变化的磁场→电场 涡旋电场
变化的电场→磁场 位移电流
英国,1831.11~1879.11 《电磁学通论》（1873）
q 4 0d
2
cos
2
rd 2)3 2
q (1 x )
2 0
x2 a2
v E
d
O
故位移电流：
ID
dD dt
qa2v 3 20(x2 a2)2
二、全电流定律
（1）全电流定律 ：
Hdl
l
I0S D t dS
方向：变化的电场与其激 发的涡旋磁场间的关系遵 从右手螺旋法则。
D d S
S
q 0 S D t d S d d0q t
电流连续性方程：
S j0 dSddq0t
故有：
S j0 d S S D t d S S ( j0 D t )d S 0
或者写为：
D D
S 1(j0 t)d SS 2(j0 t)d S
v j0
lH d lI0Sj0d S
非稳恒条件下，是否成立呢？ 如：电容器的充放电过程。如图作绕导线闭合回路l，以l为边界作曲面
S1，S2 ， S1与导线相交， S2过两极板之间，则：
S1 j0dSI0 S2 j0dS0
可见对同一回路，得出 相互矛盾的两个式子！
非稳恒条件下，高斯定理仍然成立，考虑由S1，S2构成的闭合曲面，则：
可见
1）被电容器表面中断的传导电流被绝缘介质中位移电流 接续，二者合在一起保持全电流的连续性。
2）电介质中以位移电流为主（高频电流情况下， 传导电流和位移电流均起作用），导体中以传 导电流为主，真空中则完全是位移电流。
例1
ID
dD dt
CdU dt
式中 C是电容器的电容， U两极板的电势差。如果不是平板电容器，
关K合上时，A、B之间的电场方向为
,位移电流方向为
（按图上所标X轴正方向回答）
A
B
R
k
x
答： X轴正向， X轴负向 （目的是使电流连续）
例6：如图，平板电容器（忽略边缘效应）充电时，沿环路L1、
L2磁场强度H的环流中，必有
L1
A H dlH dl
L 1 L 2
L2
B H dlH dl
位移电流密度为电位移对时间的变化率，而 位移电流则为电位移通量对时间的变化率。
电路中总电流：
II 0 I D S j 0 d S S j D d S S ( j 0 D t ) d S
称之为全电流，即：通过某一截面的传导电流和位 移电流之代数和称作为通过该截面的全电流。
电场和磁场成了统一 的同一物质-----电磁场
1888年，赫兹利用振荡器首先从实验证实了 电磁波的真实存在，从而一方面证实了麦克斯 韦理论的正确性，另一方面揭示了光的电磁学 本质，从而把光学纳入电磁学体系之中。
德国，1857.2 ~1894.1
§11-1 位移电流 麦克斯韦方程组
一、位移电流
稳恒条件下无论周围是真空或磁介质：
电磁场亦是一种客观存在的特殊形态的物质：
能量： wwewm1 2DE 1 2BH
质量： mcw 2 21 c2(DE BH )
平面电磁波动量：
p w c
不同于普通物质（与由电子、质子、中子等基本粒子所构成的实物）
如：以波的形式传播，以粒子的形式参与作用，光子无静止 质量，传播速度对任意参考系永远等于光速，多个电磁场相 互叠加占据同一空间而不互相冲突，等等。