电磁场与电磁波绪论和第1章讲解
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。
精品课件-电磁场与电磁波-第1章
第1章 矢量分析基础
1.1 矢量分析 1.2 场论 1.3 标量场的方向导数和梯度 1.4 矢量场的通量及散度 1.5 矢量场的环量和旋度 1.6 亥姆霍兹定理 1.7 圆柱坐标系和球坐标系
第1章 矢量分析基础 1.1 矢量分析 矢量分析讨论矢性函数的求导、积分等内容，它是矢量代 数的继续，也是场论的基础。在物理学和工程实际中，许多物 理量本身就是矢量，如电场强度、磁场强度、流体的流动速度、 物质的质量扩散速度及引力等。采用矢量分析研究这些量是很 方便的。有些物理量本身是标量，但是描述它们的空间变化特 性用矢量较为方便。如物体的引力势，描述它的空间变化就需 要用引力。再比如，空间的电位分布，描述其变化采用电场强 度较为方便。
记为
，u 即
l M0
u lim u(M ) u(M0 )
l M0 M M0
M0M
(1-7)
第1章 矢量分析基础 图1-6 梯度和方向导数
第1章 矢量分析基础
2. 方向导数的计算公式
设有向线段l的单位矢量为l°=l/l，这个单位矢量的方
向余弦为(cosα, cosβ, cosγ)，则标量场在某点的方向导
第1章 矢量分析基础
例1-1 若两个点电荷产生的电位 u(x, y, z) kq kAq r r1
为 r x2 y2 z2 r1 ,其(x a)2 y2 z2
中
，
，A、q和k是常数。求
电位等于零的等位面方程。
解 令u＝0，则有1/r=A/r1，即Ar=r1, 左右同时平方, 得
(xA2(x2a+y2+)z22)=(yx2+a)z22+y2+z2A2a 2
若问题的本身就是两个变量的函数，这种情形叫做平面标 量场。此时，标量场一般可以写为u(x，y)。标量场具有相同 数值的点，就组成标量场的等值线，等值线方程为
《电磁场与电磁波》第1章课件资料说课材料
du dl
max
其中为u与dl之间的夹角
du
当 = 0时，
最大
dl
即
du dl max u
u
u0
u0+du
4. 在空间任何一点，梯度的方向都指向标量场 场量增加的方向。
u
u0
u0+du
5. 一个单值标量场梯度的线积分仅与曲线的起止点 有关，而与曲线的形状无关。即一个单值标量场
的梯度是一个保守的矢量场。 u•dl0 c
《电磁场与电磁波》第1章课件 资料
电磁场理论知识结构
麦 克 斯 韦 方 程 组 静 电 场 恒 定 电 场 恒 定 磁 场 时 谐 场 平 面 波
第一章
矢量分析
基本要求
⑴ 深刻理解标量场和矢量场的概念；
⑵ 深刻理解散度、旋度和梯度的物理意义并熟 练计算这三个度；
⑶ 熟练使用直角坐标、圆柱坐标和球坐标进行 矢量的微积分运算；
cosin cossin sin
e sin
cos
0
y e
ey e
ex
o
单位圆
x
直角坐标系与柱坐标系之间
坐标单位矢量的关系
z
ez
er
e
单位圆
e
o
柱坐标系与球坐标系之间
坐标单位矢量的关系
1.3 标量场的梯度
一. 方向导数
• 定义：d u —— 标量场 u ( r ) 在l方向上的变化率
dl 例如： d u —— u 沿x方向的变化率
三．梯度的性质
1. 一个标量场的梯度构成一个矢量场。u 矢量 2. 在空间任何一点，梯度的方向总是与过该点的 等值面相垂直，即梯度的方向与等值面的法线方 向是一致的。
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 。
电磁场与电磁波第一章(ppt)
1.1 场的概念
1.1.1 矢量代数
标量与矢量
标量：只有大小，没有方向的物理量(电压U、电荷量Q、能量W等）
矢量：既有大小，又有方向的物理量（作用力，电、磁场强度）
矢量的代数表示
FEHBD 矢量可表示为：A eA A 其中 e A
A A
A
A 为模值，表征矢量的大小；
e A 为单位矢量，表征矢量的方向；
• （三）宏观电磁场理论的建立
麦克斯韦 1865年，英国物理学家麦克斯韦（J.C.Maxwell 1831-1879)在前人实践和理论的基础上，提出位移电流假 说，总结出宏观电磁现象的一般规律——麦克斯韦方程 组，并于1873年发表了详述该理论的《电磁学通论》。 其核心思想是：变化的电场能产生磁场，变化的磁场也 能产生电场，并预言了电磁波的存在。
矢量的几何表示：用一条有方向的线段来表示
矢量的几何表示
说明：矢量书写时，印刷体为场量符号加粗，如 D 。教材
上的矢量符号即采用印刷体。
矢量用坐标分量表示
A exA xeyA yezA z Ax A cos Ay A cos Az A cos
z
Az
A
Ay
Ax O
y
x
A A ( e x c o s e y c o s e z c o s)
掌握宏观电磁场的基本属性和规律 掌握宏观电磁场问题的基本求解方法 掌握电磁波的概念及其传播特性 培养用场的观念分析问题、解决问题的能力
课程的主要内容
一、矢量分析 二、静电场与恒定电场理论 三、恒定磁场理论 四、静态场边值问题 五、时变电磁场理论 六、电磁波基本理论
学习注意点
本课程作为物联网专业的必 修科目，侧重于电磁场基本 概念和原理的掌握，不同于 电子类专业的必修要求（72 学时），由于课时数较少 （54学时），学习的内容和 深度要求相对要浅显一些。
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。
《电磁场和电磁波》 讲义
《电磁场和电磁波》讲义一、引言在我们的日常生活中，电磁场和电磁波无处不在。
从手机通信到微波炉加热食物，从无线电广播到卫星导航，电磁场和电磁波的应用已经深入到我们生活的方方面面。
那么，什么是电磁场和电磁波？它们是如何产生、传播和相互作用的？这就是我们在本讲义中要探讨的内容。
二、电磁场的基本概念电磁场是由电荷和电流产生的一种物理场。
电场是由电荷产生的，它描述了电荷之间的相互作用力；磁场是由电流产生的，它描述了电流之间以及电流与磁铁之间的相互作用力。
当电荷和电流随时间变化时，电场和磁场也会随之变化，并且相互关联，形成了电磁场。
电场的强度用电场强度 E 来表示，单位是伏特每米（V/m）。
电场强度的方向是正电荷在该点所受电场力的方向。
磁场的强度用磁感应强度 B 来表示，单位是特斯拉（T）。
磁感应强度的方向可以用右手螺旋定则来确定。
三、电磁波的产生电磁波是由时变的电场和磁场相互激发而产生的。
当电荷做加速运动或者电流随时间变化时，就会产生电磁波。
例如，一个振荡的电荷会在周围空间产生交变的电场和磁场，从而形成电磁波向远处传播。
最常见的电磁波产生方式是通过天线。
天线中的电流在来回振荡时，会向周围空间辐射电磁波。
不同频率的振荡电流会产生不同频率的电磁波。
四、电磁波的传播电磁波在真空中以光速传播，速度约为3×10^8 米每秒。
在介质中，电磁波的传播速度会变慢，并且与介质的性质有关。
电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
这与机械波（如声波）需要介质来传播是不同的。
电磁波在传播过程中，电场和磁场相互垂直，并且都垂直于电磁波的传播方向，形成了横波。
电磁波具有波动性和粒子性。
从波动性的角度来看，电磁波具有波长、频率和波速等特征。
波长是相邻两个波峰或波谷之间的距离，频率是单位时间内电磁波振动的次数，波速等于波长乘以频率。
从粒子性的角度来看，电磁波可以看作是由一个个光子组成的，光子具有能量和动量。
五、电磁波的频谱电磁波的频谱非常广泛，按照频率从低到高可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
《电磁场和电磁波》 讲义
《电磁场和电磁波》讲义一、什么是电磁场在我们生活的世界中，电磁场是一种无处不在但又常常被我们忽略的存在。
简单来说，电磁场就是由带电粒子的运动所产生的一种物理场。
想象一下，当一个电子在空间中移动时，它的周围就会产生一个电场。
这个电场会对周围的其他带电粒子产生力的作用。
与此同时，如果这个电子在移动的过程中还在不断地改变速度，那么就会产生磁场。
电场和磁场就像是一对好兄弟，它们总是同时出现，相互关联，并且相互影响。
这种相互作用的结果就是我们所说的电磁场。
电磁场的强度和方向可以用数学上的向量来描述。
电场强度用 E 表示，磁场强度用 B 表示。
它们的大小和方向会随着带电粒子的运动状态以及空间位置的变化而变化。
二、电磁场的特性电磁场具有一些非常重要的特性。
首先，电磁场可以在空间中传播。
这就像我们扔一块石头到水里，会产生一圈圈的水波向外扩散一样，电磁场也能以电磁波的形式在空间中传播能量和信息。
其次，电磁场遵循一定的规律。
比如，库仑定律描述了两个静止点电荷之间的电场力作用；安培定律则描述了电流与磁场之间的关系。
再者，电磁场具有能量。
当电磁场发生变化时，能量会在电场和磁场之间相互转换。
这也是电磁波能够传播的一个重要原因。
三、电磁波的产生电磁波的产生通常需要一个源，比如一个加速运动的电荷或者一个变化的电流。
以天线为例，当电流在天线中快速变化时，就会产生迅速变化的电磁场，并向周围空间发射出去，形成电磁波。
另外，原子内部的电子在不同能级之间跃迁时，也会释放出电磁波。
这种电磁波的频率和能量与电子跃迁的能级差有关。
四、电磁波的性质电磁波具有波动性和粒子性双重性质。
从波动性的角度来看，电磁波和其他波一样，具有波长、频率、振幅等特征。
波长是相邻两个波峰或波谷之间的距离；频率则是单位时间内波振动的次数；振幅表示波的能量大小。
电磁波的频率范围非常广泛，从极低频率的无线电波到高频率的伽马射线。
不同频率的电磁波在性质和应用上有着很大的差异。
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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。
三、课程的研究对象 1、电磁场基本理论与分析方法 2、电磁波及其传播特性 3、导波系统与天线理论基础
4
四、电磁场理论发展历史
最初，人们只能定性观察电现象、磁现象
电磁场理论发展中的重大事件： 1785：库仑定律（电荷相互作用力规律） 1820：电流磁效应（奥斯特）
安培力定律（安培） 1831：电磁感应（法拉第） 1864：位移电流假说，麦克斯韦方程组(麦克斯韦) 1888：试验证明电磁波存在（赫兹）
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场的概念和表示法
➢ 在电磁理论中，要研究某些物理量（如电位、电场强度、 磁场强度等）在空间的分布和变化规律，为此引入了场的 概念。
➢ 一个确定区域中的场被定义为：物理系统中某物理量在 该区域的一种分布。如果被描述的物理量是标量，则定义 的场被称为标量场；如果被描述的物理量是矢量，则定义 的场被称为矢量场。比如，某一区域中各点的温度分布是 一个标量场，密度分布是一个标量场；而某一区域中各点 流体的流速构成一个矢量场，各点流体的压力分布也构成 一个矢量场。
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电磁场理论的工程应用——生物电磁学
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。
生物电磁学是生物医学工程的一个分支。
16
六、教学内容
矢量分析—— 专业工具
电磁场的基本规律-MAXWELL方程
理
静态电磁场分析 边值问题的解
在这样的背景下提出了电磁兼容的概念，逐渐形成了一门新 学科——电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility,简写 为EMC）。电子系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他相关学 科相结合而形成的新学科。
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。
先修课程：大学物理、高等数学、数学物理方法
3
二、课程的专业地位 1、电子信息类专业的一门专业基础必修课 2、电子学的理论基础：建立“路”“场”关系 3、“电磁波”----无线信号传输的理论基础
1895年，意大利的马可尼发明了第一台电报机，实现 了用电磁波作为媒体传输信息的技术。
5
五、电磁场、电磁波与工程应用
当今世界，电子信息系统，不论是通信、雷达、广播电 视，还是导航、遥感探测，都是通过电磁波传递信息来进 行工作的。因此以宏观电磁理论为基础，电磁信息的传输 和转换为核心的电磁场与电磁波工程技术将充分发挥其重 要作用。下面以无线通信系统为例来说明。
天线的结构较为紧凑，制 作比较方便，空间衰耗对馈 电器辐射的影响小，所以效 率比标准抛物面天线要高。
9
蜂窝移动电话内置小型微带天线
微带天线已在100兆赫至50G赫的宽广频域上获得多方面 应用。其主要特点是剖面低、体积小、重量轻、造价低,可与微 波集成电路一起集成,且易于制成共形天线等。从电性能上来说， 它有便于获得圆极化、容易实现多频段工作等优点。主要缺点 是频带窄、辐射效率较低及功率容量有限。
发射天线
6
接收天线
馈 线
发射机
导行波
馈
线 下行波 接收机
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。
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B2 隐形轰炸机
反 射 定 律 的 应 用
i
r
i r
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信 息 载 体 的 应 用
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电磁场理论的工程应用——电磁兼容
随着现代科学技术的发展，电子、电气系统获得越来越广泛 的应用。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 成极其复杂的电磁环境，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， 如何改善人类生存环境。
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本章内容
1.1 矢量代数 1.2 常用正交曲线坐标系 1.3 标量场的梯度 1.4 矢量场的通量与散度 1.5 矢量场的环流和旋度 1.6 无旋场与无散场 1.7 拉普拉斯运算与格林定理 1.8 亥姆霍兹定理