电磁场绪论作业

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1、电磁学的发展历史电磁学的发展历史最早的记载：公元前最早的记载：公元前 600600 年左右年左右 17451745 年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶，可以将电荷储存起来，供电学实验年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶，可以将电荷储存起来，供电学实验 使用，为电学研究打下了基础。使用，为电学研究打下了基础。 17521752 年年 7 7 月，美国著名的科学家、文学家、政治家富兰克林的风筝试验，证实了闪电式放月，美国著名的科学家、文学家、政治家富兰克林的风筝试验，证实了闪电式放 电现象，从此拉开了电现象，从此拉开了 人们研究电学的序幕。人们研究电学的序幕。 17711771177

2、31773 年间，英国科学家卡文迪什进行了大量的静电试验，证明在静电情况下，导年间，英国科学家卡文迪什进行了大量的静电试验，证明在静电情况下，导 体上的电荷只分布在导体表面上。体上的电荷只分布在导体表面上。 17851785 年，法国科学家库仑在实验规律的基础上，提出了第一个电学定律：库仑定律。使电年，法国科学家库仑在实验规律的基础上，提出了第一个电学定律：库仑定律。使电 学研究走上了理论研究的道路。学研究走上了理论研究的道路。 18201820 年，由丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验中，发现了电的磁效应，从此将电和年，由丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验中，发现了电的磁效应，从此将电和

3、 磁联系在一起磁联系在一起 。 18221822 年，法国科学家安培提出了安培环路定律，将奥斯特的发现上升为理论。年，法国科学家安培提出了安培环路定律，将奥斯特的发现上升为理论。 18251825 年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：欧姆定律。年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：欧姆定律。 18311831 年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定律年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定律 。并设计了世界上第一台感应发。并设计了世界上第一台感应发 电机。电机。 18371837 年，莫尔斯电报机在美国研制成功，发明人就是以莫尔斯电码而闻名的莫尔斯。莫尔年，莫尔斯电报机在美国研制成

4、功，发明人就是以莫尔斯电码而闻名的莫尔斯。莫尔 斯电码是一种以点，划来编码的信号。斯电码是一种以点，划来编码的信号。 18401840 年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了电磁现象的能量特性。年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了电磁现象的能量特性。 18481848 年年 ，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路理论，使电路理论趋于完善。，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路理论，使电路理论趋于完善。 电磁学理论的完成者电磁学理论的完成者英国的物理学家麦克斯韦（英国的物理学家麦克斯韦（1831183118791879） 。麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组用用 最完美的数学形式表达了宏观电磁

5、学的全部内容最完美的数学形式表达了宏观电磁学的全部内容 。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在。18761876 年，美国贝尔发明了电话，实现了电声通信。年，美国贝尔发明了电话，实现了电声通信。 18871887 年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法产生了电磁波。随之，俄国的波波夫和意年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法产生了电磁波。随之，俄国的波波夫和意 大利的马可尼，利用电磁波通信获得成功，开创了人类无线通信的新时代。大利的马可尼，利用电磁波通信获得成功，开创了人类无线通信的新时代。 19061906 年，美国通用电气（年，美国通用电气（GEGE）公司

6、的亚历山德森制成了）公司的亚历山德森制成了 80KHZ80KHZ 的高频信号发生装置，首次的高频信号发生装置，首次 成功地进行了无线电话的实验。成功地进行了无线电话的实验。 19061906 年，美国费森登用年，美国费森登用 50kHz50kHz 频率发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西频率发电机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使大西 洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出的音乐；洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出的音乐； 19191919 年，第一个定时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成；次年，在美国的匹兹年，第一个定时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成；次年，在

7、美国的匹兹 堡城又建成一座无线电广播电台。堡城又建成一座无线电广播电台。 19361936 年，英国的瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行，有效地警戒了来自德国的轰炸机。年，英国的瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行，有效地警戒了来自德国的轰炸机。 19441944 年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。 19581958 年，年， 美国发射低轨道美国发射低轨道“斯科尔斯科尔”卫星成功，这是第一颗用于通信的试验卫星。卫星成功，这是第一颗用于通信的试验卫星。 19641964 年，借助定点同步通信卫星首次实现了美、年，借助定点同步通信卫星首次实现了美、 欧、非三大洲的通

8、信和电视转播。欧、非三大洲的通信和电视转播。 19651965 年，第一颗商用定点同步卫星投入运行。年，第一颗商用定点同步卫星投入运行。 19691969 年，大西洋、太平洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星。卫星地球站已遍布世界年，大西洋、太平洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星。卫星地球站已遍布世界 各国，这些卫星地球站又和本国或本地区的通信网接通。卫星通信经历各国，这些卫星地球站又和本国或本地区的通信网接通。卫星通信经历 1010 年的发展，终趋年的发展，终趋 于成熟。于成熟。地磁场与电磁波的理论知识在通信领域的地位及作用地磁场与电磁波的理论知识在通信领域的地位及作用电磁波作为一种载体，

9、在通信这一领域中占有非常重要的地位，因此，深入学习和了电磁波作为一种载体，在通信这一领域中占有非常重要的地位，因此，深入学习和了 解电磁场与电磁波的理论和特性，对通信工程专业的学生是必须的。本课程是通信工程专解电磁场与电磁波的理论和特性，对通信工程专业的学生是必须的。本课程是通信工程专 业的一门重要的学科基础必修课程，它是通信工程专业后续课程学习的基础之一。业的一门重要的学科基础必修课程，它是通信工程专业后续课程学习的基础之一。 电磁场与电磁波理论是近代自然科学中，理论相对最完整、应用最广泛的支柱学科之电磁场与电磁波理论是近代自然科学中，理论相对最完整、应用最广泛的支柱学科之 一。电磁场与电磁

10、波技术已遍及人类的科学技术、政治、经济、军事、文化以一。电磁场与电磁波技术已遍及人类的科学技术、政治、经济、军事、文化以 及日常生活及日常生活 的各个领域。电子和信息领域内几乎所有重大技术进展都离不开电磁场和微波技术的突破。的各个领域。电子和信息领域内几乎所有重大技术进展都离不开电磁场和微波技术的突破。 在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗，几乎所有的在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗，几乎所有的 高新技术领域中电磁场和微波技术都起关键作用。高新技术领域中电磁场和微波技术都起关键作用。目前，电磁场与电磁波是电气信息类本科各专业学生必

11、修的一门重要的专业基础课程，目前，电磁场与电磁波是电气信息类本科各专业学生必修的一门重要的专业基础课程， 它所涉及的内容是电气信息类本科学生知识结构的必要组成部分。通过该课程的学习，可它所涉及的内容是电气信息类本科学生知识结构的必要组成部分。通过该课程的学习，可 使学习者在建立场与路的统一认识的基础上，从集总参数电路理论过渡到分布参数的高频使学习者在建立场与路的统一认识的基础上，从集总参数电路理论过渡到分布参数的高频 电路理论，为学习半导体技术、光电子技术、微波技术、天线电路理论，为学习半导体技术、光电子技术、微波技术、天线 理论、光纤通信、移动通信理论、光纤通信、移动通信 等专业课程或从事电

12、磁工程研究奠定必要的基础。尤其是在当今光电子与信息高速发展的等专业课程或从事电磁工程研究奠定必要的基础。尤其是在当今光电子与信息高速发展的 时代，不断升高的工作频率或信号速率成为了电子产品开发中不可忽视的技术前提，这时时代，不断升高的工作频率或信号速率成为了电子产品开发中不可忽视的技术前提，这时 许多技术问题用集总参数电路的理论已难以解决，必须使用电磁场和波的观点才能得到完许多技术问题用集总参数电路的理论已难以解决，必须使用电磁场和波的观点才能得到完 整的解释，电磁技术成为了光电子整的解释，电磁技术成为了光电子 产品性能的决定因素。在光电子与通信领域中，不管是产品性能的决定因素。在光电子与通信

13、领域中，不管是 光还是电子、有线通信还是无线通信、数字通信还是模拟通信，在频率较高或信号速率较光还是电子、有线通信还是无线通信、数字通信还是模拟通信，在频率较高或信号速率较 高时，其信号在信道高时，其信号在信道 中的传输与处理过程都离不开电磁场与电磁波的理论知识。中的传输与处理过程都离不开电磁场与电磁波的理论知识。 电磁场电磁场 研究主要包括：电磁信号（高频、微波、光波等）的产生、交换、传播、传输、发射、接研究主要包括：电磁信号（高频、微波、光波等）的产生、交换、传播、传输、发射、接 收及散射等有关的理论与技术；信息（图像、语音、位置及传输媒体收及散射等有关的理论与技术；信息（图像、语音、位置

14、及传输媒体 性能）的获取、处理性能）的获取、处理 及传输的理论和技术。及传输的理论和技术。 地磁场与电磁波的理论知识的实际应用举例地磁场与电磁波的理论知识的实际应用举例当今世界，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，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。都是通过电磁波传递信息来进行工作的。 民用：微波炉、电磁炉；军事：隐形飞机、雷达；电路民用：微波炉、电磁炉；军事：隐形飞机、雷达；电路: : 电子系统的电磁兼容性的分电子系统的电磁兼容性的分 析、计算、试验析、计算、试验；成像：电磁波成像如：生物医学中的；成像：电磁波成像如：生物医学中的 CTCT，用电磁波检测电路板，用电磁波检测电路板