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1、电电磁磁学学 校级精品课程校级精品课程本节讲授本节讲授第七章第七章电磁理论和电磁波电磁理论和电磁波 7.2 7.2 电磁波电磁波与机械振动类似，电路中的电场和磁场作周期性变 化就叫电磁振荡。图1就是由一个电容器和一个电感器 (线圈)组成的简单振荡电路。当t0时，电容器上电 荷最多，在静电力作用下，电容器放电到T/4时，放电 结束，电流达最大值I0，电能全部变为磁能储存在线 圈中。但由于自感作用，电路中电流不会立即消失， 继续按原方向流动而使电容器反向充电，达最大时， 线圈中磁能消失，全部变成电能。继而电容器反向放 电，电感线圈储能，又因电磁惯性而对电容器正向 充电，如此周期性地充放电，电能和磁
2、能交替 变化，就像弹簧振子往复振动一样振荡起来。一电磁振荡 像机械振动向周围传播形成机械波一样，电磁振荡 也会向周围传播而形成电磁波。麦克斯韦曾预言：当空 间某一区域有周期性变化的电场时，在其邻近的区域就 要产生周期性变化的磁场，反之，这些周期性变化的磁 场，在其邻近的区域又要产生周期性变化的电场；如此 变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围 传播，这种变化的电磁场在空间中的传播过程称作电磁 波，这一预言在20多年后的1888年被赫兹所证实。电磁 波就其描述方式和机械波完全相同，但却有本质的区别 ，电磁波是变化的电场和磁场交替产生并由近及远而无 需借助于媒质就能在真空或介质中传播的一
3、种波。 二电磁波 由电磁场理论可知，只要有变化的电磁场就可能发 射电磁波，但这还不够，像前面所讲的由L C组成的振 荡电路就不行，它只能在电路内往复振荡而不能向外发 射。电磁理论告知我们，要增大振荡电路的发射必须做 到两点，一是振荡频率要高，二是电磁场要开放。由振 荡频率可得，要高，L和C就要小，即线圈的匝数要少 ，电容器极板的间距要大而面积要小，因此我们将图1 振荡电路改为图这样就成了我们常见的天线装置。三电磁波的发射和传播电磁波的主要性质有：（5）波的频率与波源振荡频率相等，E和H振幅都正比于频率的平方，因此短波易于发射。 （1）电磁波是横波， E，H和互相垂直，且构成右 螺旋系统；（2）
4、E和H皆周期变化，且位相相同；（3）E和H振幅成比例，（4）波速，真空中为c3。0108ms1 ； 电磁波的能量就是电磁场的能量以波的形式向周 围空间的传播，因此单位时间内垂直通过单位面积的 能量S称作辐射强度或能流密度。由于E，H和传播方向 互相垂直，所以写成矢量式为 S为电磁波的辐射强度 矢量，也叫坡印廷矢量，大小与频率的四次方成正比 ，所以工频电流(50Hz)是不会向外辐射能量的。四电磁波的能量其平均能流密度，即波强平均能流密度即波强一般用 其相对的大小来表示。 S = EH对于平面电磁波sin90cos90不明白之处请提出Email :或通过QQ聊天解答 -孟振庭本节课结束本节课结束?
5、 ?？ ？或发邮件到电话: 2135408无线电波是电磁波，光波、x射线、射线等也是 电磁波。它们的本质都一样，仅波长和频率不同。如 果按波长或频率顺序排列，就可得到 电磁波谱 ，如 图所示。通常收音机、对讲机、无线电话等采用的是 中、长、短波；电视、雷达、卫星通信等采用的是微 波，红外线和伦琴射线波长范围很大，而我们看到 的赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色可见光只 是波长范围很小的一般电磁波。五电磁波谱电磁波的应用麦克斯韦预言的电磁波自1888年被赫 兹证实后，就像雨后春笋一样，被迅速广泛地应用在无 线电通讯、广播、电视、雷达、传真、遥控等各个方面.（1）无线电通讯 天线电通讯包括无线电话、电
6、报 和广播等。它是将语言、音乐或电码符号通过声电转 换让辐射很强的电磁波驮载着各种讯号(叫载波)发射 传输出去，再由接收器接收、检波、放大，重新转换 成声音或电码，其程序如下：话筒放大振荡调制放大发送器 接收器调谐高频放大检波低 频放大扬声器话筒像一个小发电机，当声音推动线圈在磁铁中振 动时，线圈上便产生了与声音相对应的音频电流，经放 大加在振荡的电磁波上，从而调制成按振幅或频率变化 的电磁波，再经放大，以足够的功率由天线向空间发射 。在空中有各种各样的电磁波，如何才能接收到你所需 要的电磁波呢?这就要通过调谐，当本机振荡频率与接 收到的信号频率正好相差465KHz时，该信号就被接收到， 然后
7、进行放大，再通过二极管将音频信号从调制 波中检出来，最后放大而推动扬声器(喇叭)发声 。(2)无线电传真和电视 无线电传真和电视与无线电 通讯程序基本相同，只是无线电通讯进行的是声电转换 ，而传真还要进行光电转换，这一过程利用光电管来完 成，接收后又利用电磁场对电子的作用而重现原发射图 象。(3)雷达 雷达是用电磁波测定物体方位的装置。它 用转动的天线将很短的无线电波向预测方位发射出去， 无线电波遇到障碍物(比如飞机)时将发生反射而被雷达 接收，这样根据时间和方位就显示出被测物体的位置。 雷达在战争、气象、天文、航空、航海等各方面都有广 泛的应用。 在伊拉克战争中，伊拉克的防空能力本来也不很弱
8、 ，它装备了前苏联和法国的导引式导弹系统，拥有大量 的雷达和电子干扰设施。但是在开战的第一天伊拉克受 到多国部队战斧导弹和F117A隐形飞机空袭时却几乎 毫无反应，大部分雷达受到干扰而荧光屏上一片雪花， 甚至在荧光屏上出现了大量的假目标，强大的干扰使巴 格达连电台的广播也听不清，伊拉克的通讯和指挥系统 完全处于被挨打的局面。伊拉克的雷达为什么失去作用 呢?因为现代战争，首先是电子战，首先干扰C3I系统( 指挥、控制、通讯 和信息系统)。对伊战争中使用的美 国隐形飞机F117A，是将飞机做成稀奇古怪形状而减 少对雷达电波的反射平面，同时，机翼上还涂上能吸收 电磁波的特殊材料和防止热辐射的“软百页窗”等装置 ，这样伊拉克的雷达就难以发现。地面战争开始后，美 国又动用了12架F111A电子战斗机，30架EA6B和F4G 反雷达机，发出干扰讯号和假讯号，从而使还算先进的 伊拉克防御指挥系统陷于瘫痪，电子等先进的科学技术 成为决定战争胜负最主要的因素之一。4. 电磁波的传播不明白之处请提出Email :或通过QQ聊天解答 -孟振庭本节课结束本节课结束? ?？ ？或发邮件到电话: 2135408
