电磁场与电磁波电磁场与电磁波(绪论)
电磁场与电磁波论文
电磁场与电磁波在实际中的应用对电磁场现象的研究是从十六世纪下半叶英国伊莉莎白女王的试医官吉尔伯特开始，然而他的研究方法很原始，基本上是定性地对现象的总结。
对电磁场的近代研究是从十八世纪的卡文迪许、库伦开始，他们开创了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律，引起了电磁场从定性到定量的飞跃。
电磁场理论的发展经历了很长时间，从发现到证实，从现象到理论，这一过程需要几代物理学家的努力付出。
电磁场理论在现代科技中有着广泛的应用。
现代电子技术如通讯、广播、导航、雷达、遥感、测控、嗲面子对抗、电子仪器和测量系统，都离不开电磁场的发射，控制、传播和接收；从假期，工业自动化到地质勘测，从电力、交通等工业、农业到医疗卫生等国民经济领域，几乎全都涉及到电磁场理论的应用。
不仅如此，电磁学一直是，将来仍是新兴科学的孕育点。
从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。
正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。
电磁波谱是无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线(X射线),伽玛射线.应用：（1）无线电波用于通信等（2）微波用于微波炉（3）红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等（4）可见光是所有生物用来观察事物的基础（5）紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等（6）X射线用于CT照相（7）伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.（8）无线电波。
无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。
恒定电场在电磁场课程中所占比例较小，但其应用却很广泛。
直流电路的应用实质上就是恒定电流场的应用，只是把场限制在特定的线路中。
现代大型铝电解槽，其工作电流达100kA。
由于巨大电流所带来的电磁力作用于铝液问题，已成为国内外研究的重要课题。
使电流场的应用理论又进一步丰富。
实际电工设备如电缆头、高压套管、绝缘子、电机和变压器等的似稳电场与一些非电工程中的物理量的模拟都运用了恒定电场的理论。
电磁场与电磁波 PPT
合成波得平均能流密度矢量
S1av
1 2
Re[E1(r )
H1 (r )]
1 2
Re[ex E1y (r )H1z (r )
பைடு நூலகம்
ez E1y (r )H1x (r )]
eexx
24EEimim
11
ssinini isisnin2 (2k(1kz1czocsosi) i
)
例6、4、1 当垂直极化得平面波以角度i 由空气向无限大得理
电磁场与电磁波
因此得到,产生全反射得条件为:
电磁波由稠密媒质入射到稀疏媒质中,即ε1 >ε2
入射角不小于c arcsin 2 1 , c 称为全反射的临界角。
对全反射得进一步讨论
θ i <θc 时,不产生全反射
θ i =θc 时， sint
1 2
sin c
1
t 90o
// 1
2
1 c
arcsin
0 4 0
6
可见入射角θi＝π/ 3大于临界角θc＝π/ 6 ,此时发生全反射。
入射得圆极化波可以分解成平行极化与垂直极化得两个线极 化波,虽然两个线极化波得反射系数得大小此时都为1,但它们得相 位差不等于±π/ 2,因此反射波就是椭圆极化波。
例6、3、1 下图为光纤得剖面示意图,如果要求光波从空气进 入光纤芯线后,在芯线与包层得分界面上发生全反射,从一端传至另 一端,确定入射角得最大值。
透射波沿分界面方向传播,没有沿z方向传播得功率,并且反射功 率密度将等于入射功率密度。
θ i >θc 时,
sint
1 2
sin i
1
// 1
ktz k2 cost k2 1 sin 2 t
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(西安电子科技大学PPT)
静电场理论除其本身具有许多实际应用之外，掌握它的处 理方法和结论对后续章节的学习将是有益的。
静电场是指相对于观察者而言静止的电荷所产生的场。
• 人们对静电现象的认识可以追溯到两千多年前，早在公元 前585年，希腊哲学家泰勒斯（Thales）就记载了用木块 摩擦过的琥珀可以吸引细小的物体。
• 对静电场的系统性、科学性的研究则是在1785年法国科学 家库仑（Chavles Augustin Coulomb，1736～1806）发现 了以其名字命名的“库仑定律”。
用来描述电场强弱的物理量是电场强度。我们定义， 位于一点处的单位正电荷所受的力为该处的电场强度。
用 表示，其单位为牛顿/库仑（N/C）。
• 定为义Fq：r在，r 则处该放处置的点电电场荷强q（度实为验：电E荷r） ，Fq 它r所受的力
q
whu@
23
电场强度
• Note1：实验电荷电量应足够小，以使得实验电荷的引入 不致影响原来的电场；
• 2.重点、难点
重点：场的基本概念；梯度、散度和旋度的定义、运算和物理 意义
难点：矢性微分算符、亥姆霍兹定理、矢量公式。
whu@
2
Review
( A) 0
() 0
旋无散 梯无旋
A
ds
AdV
S
V
A
dl
A
ds
L
S
whu@
q3所受的力。
[解]
r
3 2
ey，r1
1 2
ex，r2
1 2
ex
r
r1
3 2
ey
1 2
ex，
r
r1
1
r r2
3 2
ey
电磁场与电磁波课件绪论课件
电磁场与电磁波课件绪论课件
绪论
时变电流或 加速运动的 电荷向空间 辐射电磁波
研究设计产 生能满足各 种应用要求 的电磁波
作为信息的载体应用 于通信、广播、电视
电
作为探求未知物质世界的
Cellular Subscribers [M]
200 150 100
50
USA
Japan
Germany Italy / UK
India
0 1990
1992
1994 1996 1998 2000
电磁场与电磁波课件绪论课件
2002
2004
绪论
移动通信发展演进
Wide band
Broad band
B3G/4G
（a）是振荡电路，含有两个金属放电杆，每根杆的一端有一 金属球，两球间有一个敞开的空气隙。
（b）是一个检测电磁波的装置 ，不带电池或其它内部电源， 是将一条导线弯成圆形，在导线的两端焊上两个金属小球， 小球间留有小的间隙 。
电磁场与电磁波课件绪论课件
绪论
2、电磁场理论的应用和发展
无线电报 1895年，（意）马可尼成功地进行了2.5公里距离的无
New Radio Interface
IP based Core Network
Wireline xDSL
return channel e.g. cellular
Cellular 2nd gen.
WLAN type IMT-2000
Short Range Connectivity
other entities
电磁场与电磁波(1)幻灯片PPT
(z)Ur(z)Ir(z) Ui(z) Ii(z)
▪ 对无耗传输线γ=jβ，终端负载为Zl，得 (z ) A A 2 1 e e j j z z Z Z L L Z Z 0 0 e j2 z L e j2 z
▪ 其中
LZ ZL L Z Z0 0Lejl
称为终端反射系数
7.1 均匀传输线的分析
U min
A1[1
l
]
I
max
A1 Z0
[1
l
]
▪ 电压波节点阻抗也为纯电阻， 其值为
Rmin
Z011 ll
Z0
7.2 传输线的等效
❖ 行驻波状态
▪ 可见电压波腹点和波节点相距λ/4，且两点阻抗有如下 关系： Rm axRm inZ0 2
7.2 传输线的等效
❖ 传输线的等效
▪ 终端短路的无耗传输线的等效
前向波与后向波的叠加
U(z)A1ez A2ez
I(z) 1 Z0
(A1ez
A2ez)
7.1 均匀传输线的分析
❖ 传输线的重要参量
▪ 特性阻抗Z0
Z0
R jL C jC
▪ 对于均匀无耗传输线， R=G=0， 因此均匀无耗传输
线的特性阻抗为
Z0
L C
▪ 此时， 特性阻抗Z0为实数， 且与频率无关。
7.1 均匀传输线的分析
❖ 传输线中的重要参量
▪ 传播常数γ
( R jL )G ( jC ) j
▪ 对于均匀无耗传输线，R=G=0，有jLCj ▪ 对于损耗很小的传输线， 即满足R<<ωL, G<<ωC时：
(R j L )(G j C )
j L (1 j R ) j C (1 j G )
电磁场与电磁波论文
电磁场与电磁波—电能的无线传输姓名：***班级：电科1101班学号：********引言电能的传输长期以来主要是由导线直接接触进行传输，随着用电设备对供电品质、可靠性、方便性等要求的不断提高，还有特殊场合、殊地理环境的供电，使得接触式电能传输方式，越来越不能满足实际需要；便携式电子设备和家电对快捷方便地获取电能的需求越来越强烈。
因此，无线电能传输越来越受到人们的关注，并被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。
无线电能传输技术最早由著名电气工程师（物理学家）尼古拉·特斯拉提出，就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。
按照电能传输原理的不同，无线电能传输分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。
通过该项技术可以实现以探讨将远程无线功率传输系统做成电子式互感器，研究其在高压测量方面的应用，还可以探讨更远的距离使将来室内电器实现无线化，所有室内电器设备都装有无接触功率传输系统，电气设备通过无接触功率接收装置远距离高效率的接收电能工作，而电能发射装置是可以装在墙壁内或者地板下的，使电气设备摆脱电线插座的束缚。
此外，无线输电技术在特殊的场合也具有广阔的应用前景。
例如可以给一些难以架设线路或危险的地区供电；可以解决地面太阳能电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题。
深入了解其无线传输电能的意义和方向，具有十分积极的意义。
一、电能无线传输技术的简介1.1电能无线传输的现状1.1.1电能无线传输的研究现状一、国外研究现状国外对无线电能传输技术的研究较早，早在20 世纪70 年代中期就出现了无线电动牙刷，随后发布了几项有关这类设备的美国专利。
20世纪90 年代初期，新西兰奥克兰大学对感应耦合功率传输技术（ICPT）进行研究，经过十多年的努力，该技术在理论和实践上已经获得重大突破。
研究主要集中在给移动设备，特别是在恶劣环境下工作的设备的供电问题，如电动汽车、起重机、手提充电器、电梯、传送带、运货行车，以及水下、井下设备。
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……
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平行双线 矩形波导
微带线
圆波导
同轴线
一切无线电工程系统，如前面提到的移动通信、卫星通
信、雷达、电视、微波遥感……都包含许许多多电磁场与电 磁波的基础理论问题， 而且不断地对以电磁场与电磁波为
基础理论的无线电技术、微波技术提出新的课题。因而电磁
场与电磁波基础理论将始终发挥着重要作用，且不断扩充其 应用领域。
的电磁场工程问题的能力。
二、课程内容和教材体系
1.人类对电磁运动规律的认识
指磁 南石 针， ，摩 地擦 球起 磁电 场， 卡文迪许静电实 验，库仑定律 发现电流及产 生稳定电流 欧姆和基尔霍 夫电路定律 奥斯特实验
安培定律
法拉第电磁感 应定律
毕奥萨伐定律
麦克斯韦方程组
赫兹电磁 波实验 西门子发电机 贝尔电话 爱迪生电灯 马可尼和波波夫实现 无线电远距离传播 无线电报，无线广播，导 航，无线电话，短波通信， 传真，电视，微波通信， 雷达 无线电遥测，遥控，卫 星定位，卫星通信，光 纤通信
2.课程内容梳理
数学基础
矢量及矢量场，偏微分方程
静态场（2—4章）
静电场，恒定电流场， 恒定磁场
物理部分
时变电磁场（5—8章）
时变电磁场，平面电磁波，导行 电磁波，电磁辐射和天线
三、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、
遥控遥测，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，以电磁信息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。下面以无线电通信系统为例来说明。
电 磁 场 与 波
授课教师：赵康
西南民族大学电气信息工程学院
基本要求：
认真听讲，即时复习 抓住基本概念，理解记忆公式定理 认真完成习题，掌握解题方法
前后总结，归纳，贯穿
成
平 时 成 绩
绩
考 试 结 果
绪
论
一：课程的性质和任务 二：课程内容和教材体系
三：电磁场与电磁波的工程应用
一、课程的性质和任务
电磁波作为人类的先驱，作为地球的使者率先访问了月
球，然后才实现了人的登月。在人类目前尚不能进入的茫茫 宇宙空间，将电磁波作为尖兵打头阵，为人们提供信息。电
磁波也将作为科学发明的先驱，照亮科学与技术发展的前进
道路。
传输——导行电磁波 发射和接收——天线
发射天线 接收天线
传播——入射、反射、 透射、绕射
馈 线
馈 线
导行波
导行波
发射机接收机一些常见天线和馈线中、短波发射天线
微波接力天线
卡塞格仑天线
MMDS-A型微波天线
MMDS-C型微波天线
MMDS—微波多路分配系统（频率范围2.5-2.7GHz ）
对数周期天线
“电磁场与波”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，课程涵盖了电子、电气信息类专业 本科学生应具备知识结构的重要组成部分。随着信息技术的飞 速发展，要求从事电子信息技术的人员必须通晓和掌握电磁场
和电磁波的基本特性，分析方法及其应用。学好本课程，对完
善自身素质、增强适应能力和创造能力将长远的发挥作用。 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