电磁场与电磁波中的参数取值
电磁场与电磁波在电子通信技术中的作用
电磁场与电磁波在电子通信技术中的作用1. 电磁场的基本概念与性质电磁场是由电荷产生的，它是一种物质与能量的交互作用。
电磁场的基本概念包括电场、磁场和电磁波。
电场是由静止的电荷产生的力场，它对其他电荷产生作用；磁场是由运动电荷产生的力场，它对运动电荷产生作用；电磁波是由变化的电磁场产生的波动现象，它在真空中以光速传播。
矢量性：电磁场是矢量场，即它既有大小又有方向。
电场强度E(E表示电场强度)是一个矢量，其方向与正电荷所受的力的方向相同。
磁感应强度B(B表示磁感应强度)也是一个矢量，其方向与电流所受的力的方向垂直。
叠加原理：当两个或多个电磁场相互作用时，它们的总和等于各自单独作用的效果之和。
这就是叠加原理，也是麦克斯韦方程组的基本原理之一。
高斯定理：对于任意闭合曲面S,通过该曲面的电通量等于该曲面内部的总电荷Q除以真空中的介质常数0,即SEdA。
这个定理揭示了电场和磁场之间的相互作用关系。
法拉第电磁感应定律：当导体中的磁通量发生变化时，会在导体两端产生电动势。
电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与导体的自感系数成反比。
这个定律描述了磁场对导体中自由电荷的作用。
安培环路定理：通过一段闭合回路的电流所产生的磁场总和等于这条回路所围成的面积上的磁感应强度。
这个定理揭示了电流和磁场之间的相互作用关系。
了解电磁场的基本概念和性质有助于我们更好地理解电子通信技术中电磁场的应用，例如天线的设计、电磁波的传输和接收等。
1.1 电磁场的定义与表示方法电磁场是电子通信技术中的重要理论基础之一，在物理学中，电磁场定义为在空间中随时间变化的电场和磁场的总和。
电场和磁场是相互关联的，它们通过电磁相互作用形成电磁场。
电磁场是一种物理现象，它存在于所有电磁波的传播过程中。
在电子通信中，电磁场扮演着至关重要的角色，是信号传输和信息交流的基础。
电磁场的表示方法主要包括电场强度和磁场强度的矢量表示法。
电场强度描述的是电场中某点的电势梯度，其大小和方向表示电场的强弱和方向；而磁场强度则描述的是磁场中某点的磁力线密度和方向。
电磁波的单位
电磁波的单位
电磁波是一种能够在空间中传播的电磁场波动，它包括电场和磁场两个部分。
在物理学中，我们通常会用一些特定的单位来描述电磁波的性质和参数，下面是一些常见的单位：
1. 频率：电磁波的频率用赫兹（Hz）作为单位，表示每秒钟内电磁波的振动次数。
例如，1 MHz的电磁波表示它每秒钟振动1百万次。
2. 波长：电磁波的波长用米（m）作为单位，表示电磁波在空间中一个完整的周期所占据的距离。
例如，1米的电磁波表示它的一个完整周期需要占据1米的距离。
3. 速度：电磁波在真空中的传播速度约为光速，即299792458米/秒（m/s）。
4. 辐射通量密度：电磁波的辐射通量密度用瓦特每平方米（W/m）作为单位，表示每秒钟内通过单位面积的辐射能量。
5. 强度：电磁波的强度用瓦特每平方米（W/m）作为单位，表示每秒钟内通过单位面积的能量流量。
以上是一些常见的电磁波单位，它们在研究和应用电磁波时都非常重要。
- 1 -。
2014年电磁场与电磁波复习资料 (1)
一、名词解释1.通量、散度、高斯散度定理通量：矢量穿过曲面的矢量线总数。
（矢量线也叫通量线，穿出的为正，穿入的为负）散度：矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。
高斯散度定理：任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分，等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。
2.环量、旋度、斯托克斯定理环量：矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。
其物理意义随A所代表的场而定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重力场中，环量是重力所做的功。
旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。
斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。
3.亥姆霍兹定理在有限区域V内的任一矢量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合面S上矢量场的分布）唯一的确定。
说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力：电场对电荷的作用称为电场力。
磁场力：运动的电荷，即电流之间的作用力，称为磁场力。
洛伦兹力：电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。
5.电偶极子、磁偶极子电偶极子：一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。
磁偶极子：尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路（电流环）称为磁偶极子。
6.传导电流、位移电流传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。
位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。
7.全电流定律、电流连续性方程全电流定律（电流连续性原理）：任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。
电流连续性方程：8.电介质的极化、极化矢量电介质的极化：把一块电介质放入电场中，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正，负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子，这种现象称为电介质的极化。
电磁场参数测量及准确校正方法研究
电磁场参数测量及准确校正方法研究摘要：本文主要介绍电磁场参数测量及准确校正方法的研究。
首先介绍了电磁场的基本概念和分类，然后探讨了目前常用的电磁场参数测量方法，包括电磁场强度、电磁波频率等。
接着，介绍了几种常见的电磁场参数测量误差及其原因，并提出了一些准确校正方法，例如比较法、校准装置法等。
最后，总结了当前电磁场参数测量及校正方法研究的现状，并指出未来的研究方向。
关键词：电磁场，参数测量，准确校正，误差，研究方向1. 引言电磁场是物理学和工程学中一种重要的物理现象，广泛应用于通信、无线电、雷达、医学等领域。
电磁场参数测量及准确校正是保证电磁场应用质量的基础。
本文旨在研究电磁场参数测量及准确校正方法，提高电磁场测量的准确性和可靠性。
2. 电磁场参数测量方法2.1 电磁场强度测量电磁场强度是电磁场参数中最基本的参数之一，常用于测量电磁辐射水平和磁场强度。
目前，常用的电磁场强度测量方法包括电磁场传感器法、功耗法和场强比较法等。
传感器法利用电磁传感器，如微波、射频传感器等，测量电磁场的强度。
功耗法则利用电磁场通过导体产生感应电流，进而测量电磁场的强度。
场强比较法通过将待测电磁场与已知电磁场进行比较，计算出待测电磁场的强度。
2.2 电磁波频率测量电磁波频率是电磁场中的另一个重要参数，常用于无线通信和雷达等领域。
目前，常用的电磁波频率测量方法包括频谱分析法、插值法和谐振频率法等。
频谱分析法利用频谱分析仪测量电磁波的频谱，进而计算出电磁波的频率。
插值法是利用已知的频率点插值计算其他频率点的方法。
谐振频率法则是通过观察电路的谐振现象来测量电磁波的频率。
3. 电磁场参数测量误差及校正方法3.1 电磁场强度测量误差及校正方法电磁场强度测量中存在一些误差，如传感器线性度误差、校准装置误差等。
为了准确测量电磁场强度，可以采用以下几种校正方法。
比较法通过将待测传感器与已知传感器进行比较，得出校正系数。
校准装置法则利用已知的校准装置进行校准，得到校准曲线。
电磁场与电磁波(第4版)教学指导书 第5章 平面电磁波
第5章 平面电磁波5.1基本内容概述本章讨论均匀平面波在无界空间传播的特性，主要内容为：均匀平面波在无界的理想介质中的传播特性和导电媒质中的传播特性，电磁波的极化，均匀平面波在各向异性媒质中的传播、相速与群速。
5.1.1理想介质中的均匀平面波1．均匀平面波函数在正弦稳态的情况下，线性、各向同性的均匀媒质中的无源区域的波动方程为220k ∇+=E E对于沿z 轴方向传播的均匀平面波，E 仅是z 坐标的函数。
若取电场E 的方向为x 轴，即x x E =E e ，则波动方程简化为222d 0d x x E k E z+= 沿＋z 轴方向传播的正向行波为()j jkz x m z E e e φ-=E e （5.1）与之相伴的磁场强度复矢量为()()z kz z ωμ=⨯H e E 1j jkz ym E e e φη-=e （5.2）电场强度和磁场强度的瞬时值形式分别为(,)Re[()]cos()j t x m z t z e E t kz ωωφ==-+E E e （5.3）(,)Re[()]cos()j t m y Ez t z e t kz ωωφη==-+H H e （5.4）2．均匀平面波的传播参数 （1）周期2T πω=(s)，表示时间相位相差2π的时间间隔。
（2）相位常数k =（rad/m ），表示波传播单位距离的相位变化。
（3）波长kπλ2=（m ），表示空间相位相差2π的两等相位面之间的距离。
（4）相速p v kω==m/s ），表示等相位面的移动速度。
（5）波阻抗（本征阻抗）x y E H η==Ω），描述均匀平面波的电场和磁场之间的大小及相位关系。
在真空中，37712000≈===πεμηη（Ω） 3．能量密度与能流密度在理想介质中，均匀平面波的电场能量密度等于磁场能量密度，即221122εμ=E H电磁能量密度可表示为22221122e m w w w εμεμ=+=+==E H E H （5.5）瞬时坡印廷矢量为21zη=⨯=S E H e E （5.6）平均坡印廷矢量为211Re 22av z η*⎡⎤=⨯=⎣⎦S E H e E （5.7） 4．沿任意方向传播的平面波对于任意方向n e 传播的均匀平面波，定义波矢量为n x x y y z z k k k k ==++k e e e e （5.8）则00()n jk j --==e r k r E r E e E e （5.9）()()1n η=⨯H r e E r （5.10）00n =e E （5.11）5.1.2电磁波的极化1．极化的概念波的极化表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性, 并用电场强度矢量的端点在空间描绘出的轨迹来描述。
《电磁场与电磁波》习题参考答案
况下，电场和磁场可以独立进行分析。（ √ ）
12、静电场和恒定磁场都是矢量场，在本质上也是相同的。（ × ）
13、静电场是有源无旋场，恒定磁场是有旋无源场。（ √ ） 14、位移电流是一种假设，因此它不能象真实电流一样产生磁效应。（
×）
15、法拉第电磁感应定律反映了变化的磁场可以产生变化的电场。（ √ ） 16、物质被磁化问题和磁化物质产生的宏观磁效应问题是不
D.有限差分法
6、对于静电场问题，仅满足给定的泊松方程和边界条件，
而形式上不同的两个解是不等价的。（ × ）
7、研究物质空间内的电场时，仅用电场强度一个场变量不能完全反映物 质内发生的静电现象。（ √ ）
8、泊松方程和拉普拉斯方程都适用于有源区域。（ × ）
9、静电场的边值问题，在每一类的边界条件下，泊松方程或拉普拉斯方 程的解都是唯一的。（ √ ）
是（ D ）。
A．镜像电荷是否对称
B．电位所满足的方程是否未改变
C．边界条件是否保持不变 D．同时选择B和C
5、静电场边值问题的求解，可归结为在给定边界条件下，对拉普拉斯
方程的求解，若边界形状为圆柱体，则宜适用( B )。
A.直角坐标中的分离变量法
B.圆柱坐标中的分离变量法
C.球坐标中的分离变量法
两个基本方程：
3、写出麦克斯韦方程组，并简述其物理意义。
答：麦克斯韦方程组的积分形式：
麦克斯韦方程组的微分形式：
每个方程的物理意义： (a) 安培环路定理，其物理意义为分布电流和时变电场均为磁
场的源。 (b) 法拉第电磁感应定律，表示时变磁场产生时变电场，即动
磁生电。 (c) 磁场高斯定理，表明磁场的无散性和磁通连续性。 (d)高斯定理，表示电荷为激发电场的源。
电磁波的频率与波长的计算
电磁波的频率与波长的计算电磁波是由电场和磁场相互作用的结果，沿着空间传播的一种波动形式。
频率和波长是描述电磁波特性的两个重要参数，它们之间具有紧密的关系。
本文将介绍如何计算电磁波的频率与波长。
一、电磁波的频率计算电磁波的频率指的是在单位时间内波动的次数。
频率用符号f表示，单位是赫兹（Hz）。
要计算电磁波的频率，我们可以利用以下公式：f = c / λ其中，c代表光速，λ代表波长。
光速是一种物理常数，其数值为299,792,458米/秒。
通过该公式，可以将波长与频率联系起来。
例如，如果已知某电磁波的波长为10米，则可通过公式f = c / λ计算其频率：f = 299,792,458 / 10 ≈ 29,979,245.8 Hz因此，该电磁波的频率约为29,979,245.8赫兹。
二、电磁波的波长计算电磁波的波长是指在连续波中两个相邻峰值（或谷值）之间的距离。
波长用符号λ表示，单位与长度相同，常用的单位有米（m）、厘米（cm）等。
要计算电磁波的波长，我们可以利用以下公式：λ = c / f其中，c代表光速，f代表频率。
通过该公式，可以将频率和波长联系起来。
例如，如果已知某电磁波的频率为20赫兹，则可通过公式λ = c / f 计算其波长：λ = 299,792,458 / 20 ≈ 14,989,622.9米因此，该电磁波的波长约为14,989,622.9米。
三、电磁波频率与波长的关系电磁波的频率与波长之间存在一个简单的数学关系：频率和波长的乘积等于光速。
即：f × λ = c这个关系是由于电磁波在空间传播的速度是恒定的。
无论频率增加还是波长增加，它们的乘积始终等于光速。
四、实例应用现在我们通过一个实例来应用以上所述的公式。
假设我们想要计算射频信号的频率和波长。
已知该信号的波长为3厘米，我们希望计算其频率。
根据上述公式，我们可以进行如下计算：f = c / λ = 299,792,458 / 0.03 ≈ 9,993,081,933.33赫兹因此，该射频信号的频率约为9,993,081,933.33赫兹。
电磁场与电磁波课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程名称：电磁场与电磁波英文名称：Electromagnetic Fields and Electromagnetic Waves课程类别：专业基础课学时：63学分：3适用对象: 电子信息专业考核方式：考试先修课程：大学物理、高等数学与工程数学(包括矢量分析,场论和数理方程等)二、课程简介电磁场与电磁波是通信技术的理论基础，是电子信息专业本科学生的知识结构中重要组成部分。
本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。
使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。
培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用"场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。
为后续课程打下坚实的理论基础。
Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave is the theoretical foundation of communication technology, it is one of the most important components of the knowledge structerue for undergraduate students who major in information and electronic. Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave make students grasp the theorem and the physical meaning of the Maxwell equations and mathematical expressions. It also make students grasp building method and analyzing method of some important mathematical model (such as wave equation,Laplace equation). This course trains students on the proper ways of thinking and ability to analyze issues, It also provides a solid theoretical foundation for following courses.三、课程性质与教学目的一切电现象，都会产生电磁场，而电磁波的辐射与传播规律，更是一切无线电活动的基础。
电磁场与电磁波实验报告.
电磁场与电磁波实验报告.中南⼤学信息科学与⼯程学院课题名称：电磁场与电磁波实验报告信息科学与⼯程学院通信⼯程1201 学班学姓院：级：号：名：0909120927 苏⽂强指导⽼师：陈宁实验⼀电磁波反射实验⼀实验⽬的1. 掌握微波分光仪的基本使⽤⽅法；2. 了解3cm 信号源的产⽣、传输及基本特性；3. 验证电磁波反射定律。
⼆预习内容电磁波的反射定律三实验原理微波与其它波段的⽆线电波相⽐具有：波长极短，频率很⾼，振荡周期极短的特点。
微波传输具有似光特性，其传播为直线传播。
电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发⽣反射。
本实验以⼀块⼤的⾦属板作为障碍物来研究当电磁波以某⼀⼊射⾓投射到此⾦属板上所遵循的反射定律，即：反射电磁波位于⼊射电磁波和通过⼊射点的法线所决定的平⾯上反射电磁波和⼊射电磁波分别位于法线两侧；反射⾓θr 等于⼊射⾓θi。
原理如图1.1所⽰。
图1.1四实验内容与步骤1. 调整微波分光仪的两喇叭⼝⾯使其互相正对，它们各⾃的轴线应在⼀条直线上，指⽰两喇叭位置的指针分别指于⼯作平台的0-180 刻度处。
将⽀座放在⼯作平台上，并利⽤平台上的定位销和刻线对正⽀座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转⼀个⾓度后放下，即可压紧⽀座。
2. 将反射全属板放到⽀座上，应使⾦属板平⾯与⽀座下⾯的⼩圆盘上的90-90 这对刻线⼀致，这时⼩平台上的0 刻度就与⾦属板的法线⽅向⼀致。
将⾦属板与发射、接收喇叭锁定，以保证实验稳定可靠。
3. 打开信号源开关，将三厘⽶固态信号源设置在:“电压”和“等幅”档。
4. 调节可变衰减器，使得活动臂上微安表的读数为满量程的80%左右。
5. 转动微波分光仪的⼩平台，使固定臂指针指在刻度为30 度处，这个⾓度数就是⼊射⾓度数，然后转动活动臂，使得表头指⽰最⼤，此时活动臂上指针所指的刻度就是反射⾓度数，记下该⾓度读数。
如果此时表头指⽰太⼤或太⼩，应调整微波分光仪中的可变衰减器或晶体检波器，使表头指⽰接近满量程的80%做此项实验。
电磁场与电磁波(电磁场理论)第二章
例2.7.6 球形电容器的内导体半径为a ，外导体内半径为b，
设内球带电荷为q ，外球壳带电荷为-q ，求两球壳间的电场和极
q q
,
2
1
即为切向分量。根据边界条件可知
但 。由高斯定理，有
q q
2
1
处:
处:
相互抵消。 在圆环的中心点上，即z = 0 磁感应强 度最大
当场点P 远离圆环，即z >> a 时
3. 利用安培环路定理计算磁感应强度
在磁场分布具有一定对称性的情况下，可以利用安培环路 定理计算磁感应强度。 例2.3.2 求电流面密度为 感应强度。 解：分析场的分布，取安培环路如图，则 的无限大电流薄板产生的磁
以上各个场矢量都应满足麦克斯韦方程，将以上得到的 H 和 D 代入式
由
例2.7.1 z < 0的区域的媒质参数为 区域的媒质参数为 强度为 媒质2中的电场强度为 （1）试确定常数A的值;（2）求磁场强度 （3）验证 和 满足边界条件。 和
, z>0 。若媒质1中的电场
；
解:（1）这是两种电介质的分界面，在分界面z = 0 处，有
例 2.6.2 在无源
电场强度矢量
的电介质
中，若已知
，式中的E0为振幅、ω为
角频率、k 为相位常数。试确定 k 与ω 之间所满足的关系，并求
出与
相应的其他场矢量。
解： 是电磁场的场矢量，应满足麦克斯韦方程组。因此，利
用麦克斯韦方程组可以确定 k 与ω 之间所满足的关系，以及与
相应的其他场矢量。
对时间 t 积分，得
的球形电介质内的极化强
，式中的 k 为常数。（1）计算极化电荷体密度 解：（1）电介质球内的极化电荷体密度为
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电磁场与电磁波中的参数取值
电磁场与电磁波中的参数取值主要有以下几个方面：
1. 电场强度：衡量电场的强弱，通常用电场强度E来表示，单位是伏每米（V/m）。
2. 磁场强度：衡量磁场的强弱，通常用磁场强度H来表示，单位是安培每米（A/m）。
3. 电磁波频率：表示电磁波的振荡次数，通常用频率f来表示，单位是赫兹（Hz）。
4. 波长：表示电磁波一个完整振荡的空间距离，通常用波长λ来表示，单位是米（m），波长与频率的关系可以通过光速来计算，即波速等于波长乘以频率。
5. 电磁波速度：电磁波在真空中的传播速度，通常用光速c（等于299,792,458米/秒）来表示。
这些参数在电磁学中用于描述电场和磁场的特性，并且与电磁波的传播特性密切相关。
不同频率的电磁波在各个参数上会有不同的取值范围。