变化电磁场的基本规律.ppt

一、课程二简介。电磁场理论的主要研究领域。磁场理论发展简史4。电磁场理论的主要研究对象五、课程体系六。教科书和参考书目七。学习的目的、方法和要求。导言。一、课程简介。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。通过本课程的学习，掌握基本的宏观电磁理论，具备分析和解决基本电磁工程问题的能力。是电子电气信息专业本科生的必修基础技术课程，涵盖了合格的电子电气信息专业本科生应具备的知识结构的重要组成部分。现代科学的发展表明，电磁场和电磁波的基础理论是一些交叉学科的生长点和发展新的前沿学科的基础，对提高自身素质、增强适应性和创造性起着长期的作用。电磁场理论与微波技术、电磁场与电磁波，是通信本科学生必须具备的知识结构的重要组成部分之一。通过本课程的学习，学生可以掌握电磁场的基本规律，深刻理解麦克斯韦方程以及电磁场和电磁波的性质。熟悉电磁场问题的一些重要数学模型(如波动方程、拉普拉斯方程等)的建立过程和分析方法。)；培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生深刻理解“场”和“路”这两个密切相关但又相距甚远的理论，学会从“场”的角度观察、分析和计算一些简单而典型的场问题。电磁场和电磁波是电子信息科学与技术及通信专业后续课程的重要基础，如无线通信原理与应用、现代通信技术、电磁工程EMC、通信原理、微波技术和高等电磁理论，以及电磁场数值方法、电磁场高频方法、电磁波传播理论和0103010等研究生相关课程，为微波、天线、电子等领域的研究奠定必要的基础，作为理论物理学的一个重要分支，主要致力于统一场论和微观量子电动力学的研究。作为无线电技术的理论基础，电磁场的重要研究领域集中在三类应用问题的研究上。电磁场理论的主要研究领域电磁场(或电磁波)作为一种能量形式是当今世界最重要的能量，其研究领域涉及电磁能的产生、储存、转化、传输和综合利用。电磁波作为信息传输的载体，已经成为当今人类社会发布和获取信息的主要手段。主要研究领域是信息的产生、获取、交换、传输、存储、处理、复制和综合利用。电磁波是探测未知世界的重要手段。其主要研究领域是电磁波与目标的相互作用特性、目标特征的获取和重建以及新的探测技术。有三类应用问题：磁场理论发展简史。1.电磁场理论的早期研究电和磁现象是自然界中最重要的相互作用现象，也是科学家关注和研究的最早的物理现象。其中，莱顿、富兰克林、沃尔特和其他科学家贡献最大。19世纪以前，电和磁作为两种独立的物理现象，并没有发现电和磁之间的任何联系。然而，这些研究(尤其是伏打在1799年发明的电池)为电磁理论的建立奠定了基础。18世纪后期，德国哲学家谢林认为宇宙是活着的，而不是死的。他认为电是宇宙的生命力，是宇宙的灵魂。电、磁、光和热是相互关联的。奥斯特是谢林的追随者。他奥斯特在1820年发现电流以一种力作用在磁针上，法拉第敏锐地意识到电可以影响磁，而磁也必须影响电。1821年，他开始探索磁发电的实验。1831年，他发现当磁极插入导体线圈时；导体线圈中产生电流。这表明电和磁之间有着密切的联系。麦克斯韦研究和讨论了电和磁之间的相互作用，发展了场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引入了位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化的电场可以产生磁场；对应于由变化的磁场产生的电场。在此基础上，提出了一组表示电磁现象基本规律的偏微分方程，称为麦克斯韦方程，它是经典电磁学的基本方程。电磁场理论的应用和发展1887年，德国科学家赫兹用火花隙激励一个环形天线，并用另一个带隙环形天线接收它，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预测。这个重要的实验导致了无线电报的发明。从此，电磁场理论的应用和发展时代开始了，并已发展成为当代最引人注目的学科之一。1895年，意大利的马可尼在2.5公里的距离上成功地进行了无线电报传输实验。1896年，波波夫在大约250米的距离进行了类似的实验。1899年，无线电报穿越英吉利海峡的实验成功了。1901年，横跨大西洋的3200公里被成功测试。马可尼因在无线电报和其他领域的成就获得了1909年诺贝尔物理学奖。无线电报的发明开创了使用电磁波的时代。有线电话1876年，在美国建国100周年博览会上，美国的a . g .贝尔展示了他发明的有线电话。此后，有线电话迅速普及。1906年，费森登使用一个50千赫的频率发生器作为发射机，并使用一个连接到天线的麦克风来实现调制。大西洋船上的无线电操作员听到了他从波士顿广播的音乐。1919年，第一个定期广播语言和音乐的广播电台在英国建成。第二年，另一个广播电台在匹兹堡建成。电视1884年，德国的普科夫提出了机械扫描电视的想法。1927年，英国的贝尔德通过电话成功地将图像从伦敦传输到大西洋的船只上。Zvoxiaojin在1923年和1924年发明了摄像管和显像管。1931年，他组装了世界上第一个全电子电视系统。在第二次世界大战前夕，飞机成了主要的进攻武器。英国、美国、德国、法国和其他国家正在竞相开发一种能够预警飞机的设备。1936年，英国瓦特设计的预警雷达首次投入使用。有效地警告了德国的轰炸机。1938年，美国研制出第一台能够指挥炮火的火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明和微波雷达的发展成为可能。1944年，一种能够自动跟踪飞机的雷达被成功研制出来。1945年，能够消除背景干扰并显示运动目标的显示技术的发明改进了雷达。在第二次世界大战期间，雷达成为电磁场理论中最活跃的部分。卫星通信技术1958年，美国成功发射了低轨道“斯科尔”卫星，这是第一颗用于通信的实验卫星。1964年，借助定点同步通信卫星，美国、欧洲和非洲首次实现了通信和电视传输。1965年，第一颗商用定点同步卫星投入运行。1969年，大西洋、太平洋和印度洋上出现了定点同步通信卫星。卫星地面站已经遍布世界各地。这些卫星地面站与各自国家或地区的通信网络相连。经过10年的发展，卫星通信终于成熟了。1957年卫星定位技术成功发射后，人们试图进行融合它是NAVSTAR/全球定位系统的缩写，是英语导航卫星的NAVSTAR/全球定位系统的缩写，它的意思是用导航卫星来测量时间和距离。1990年最终的全球定位系统计划包括21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星。电磁场的基本性质及其运动规律，波与物质的相互作用，电磁场系统的计算方法，电磁场在模拟技术和工程技术中的应用的理论问题，电磁场理论的主要研究对象，在当今世界，电子信息系统，无论是通信、雷达、无线电、电视、导航、遥控和遥测，都是通过电磁波传输信息来工作的。因此，基于宏观电磁理论，以电磁信息传输和转换为核心的电磁场和电磁波工程技术，将充分发挥其重要作用。下面，以无线电通信系统为例说明由发射机的最后一个环路产生的高频振荡电流通过馈线发送到发射天线，并被转换成电磁波通过发射天线辐射出去。在接收端，电磁波在接收天线上感应出高频振荡电流，然后通过馈线将高频振荡电流发送到接收机的输入回路，从而完成信息传输。在这个过程中，它经历了电磁波的发射、传输、传输和接收。随着现代科学技术的发展，电子电气系统得到越来越广泛的应用。大多数运行中的电子电气设备都伴随着电磁能量的转换，这使得高密度、宽频谱的电磁信息充斥着整个人类的生活空间，形成一个电磁干扰和电磁污染极其复杂的电磁环境。电子系统面临着严峻的挑战，人类的生存受到威胁。人们面临的一个新问题是如何提高电子系统在复杂电磁环境中正常工作的能力，以及如何改善人类的生存环境。在这种背景下，电磁兼容性的概念被提出，一门新的学科电磁兼容性逐渐形成。电子系统电磁兼容性的分析、计算和测试需要大量的电磁场理论知识，这些知识应用于电路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与其他相关学科相结合而形成的一门新兴学科。电磁兼容性，生物电磁学也是一门与电磁场相关的新学科。它研究电磁场和生物系统之间的相互作用。电磁场和电磁波无疑是其讨论的理论基础。生物电磁学，电磁场理论和微波技术，静电场(10 6 10)，静电场，静电场问题分析(第2章)，静电场边值问题解(第3章)，稳恒磁场分析(第4章)，时变场(6 10 6)，时变场和麦克斯韦方程(第5章)，平面电磁波(第6章)，电磁波辐射(第7章)，微波基础(8 6 4)，传输线理论(第8章)，波导和谐振器(第9章)，微波网络基础(第10章)，5。课程知识体系，向量分析(1 5)，难点，分析和处理问题的方法数学处理，向量分析，1电磁场和电磁波(第3版)。谢楚芳饶金科，高等教育出版社，1999。2微波技术和天线。盛振华主编，出版社：西安电子科技大学出版社，1995年11月。3电磁场理论基础。主编：王强等出版社：清华大学出版社，2001年2月。4电磁场理论。毕德贤，出版社：电子工业出版社。5电动力学(第二版)。郭，高等教育出版社，1997。