《[信息与通信]2012电磁场与电磁波01_绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[信息与通信]2012电磁场与电磁波01_绪论（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、School of Electronics and Information Engineering电磁场与电磁波 Electromagnetic Fields and Waves绪论主讲：谢泽明华南理工大学电子与信息学院 TEL: 13662486310 Email:School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology内容v这门课程讲什么v为什么开设这门课v电磁场理论和应用发展简史v课程内容设置v课程难点与对策v课程要求 School of Electronics and In
2、formation EngineeringSouth China University of Technology课程讲什么v统一的电磁场理论大树理论的树干：电场与 磁场满足的基本方程（麦克斯韦方程 组）理论的树枝之一：静 电场电场基本性质和规律理论的树枝之二：恒 定电流场的基本性质和规律理论的树枝之三：恒 定磁场的基本性质和规律理论的树枝之四：时 变电磁场的基本性质和规律理论的树枝之五：电 磁波的性质和规律（专业的重要应用 ）School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technolog
3、y课程讲什么v与大学物理电磁学的异同相同点：都是学习电 场、磁场与电磁波的性质和规律不同点：Y内容不同：大学物理重 点是电磁现象的学习，电磁场理论 重点是建立各种电磁现象的逻辑联系；Y数学工具不同：大学物理只 涉及简单微积分，电磁场理论 涉及矢量场论、偏微分方程和数理方程；Y目的不同：大学物理的 目的是了解物理现象的本质，电磁场理论 是为了精确求解电磁场的分布，为后续课 程提供理论基础和工具School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology为什么开设这门课 v电磁场、电磁波是
4、自然界中一种基本现象，一种独 立存在的物质形式。摩擦起电：电荷间的作 用力磁铁：电流间的作用力无线电波：时变电磁场 的运动形式电磁场理论：各种宏观 电磁现象的本质联系和定量描述。电磁场理论：揭示新的 电磁现象及其重要应用。Y电磁波的发现 无线通信Y介质波导的研究 光纤通信Y超材料的研究 电磁隐身Y下一个发现与应 用？科 学 问 题School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology为什么开设这门课v电磁场、电磁波应用广泛。电磁场（或电磁波）作为 能量的一种形式，是当今世界最重要
5、的能源， 易于产生、储存、变换、传输和综合利用。电磁波作为信息传输的载 体，成为当今社会发布和获取信息的主要手段 ，主要研究领域为信息的产生、获取、交换、 传输、储存、处理、再现和综合利用。电磁波作为探测未知世界 的一种重要手段，主要研究领域为电磁波与目 标的相互作用特性、目标探测及其特征的获取 。技术问题School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology水电输电网络电机School of Electronics and Information EngineeringSout
6、h China University of Technology微波炉电磁波加热各种分子、原子和原子核的谐振都发生在微波 波段，这使得微波在基础科学、医学、遥感和 加热等领域有独特的应用。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology计算机及其网络电磁波School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology通信网络交换机基站移动用户终端电磁波School o
7、f Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology卫星通信大气窗口频段的电磁波School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology卫星导航定位（Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System GPS）School of Electronics and Information Engineeri
8、ngSouth China University of Technology射电天文School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of TechnologyY雷达（ Radio Detection and Ranging，Radar）School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology喷墨打印机矿石分选器School of Electronics and Information E
9、ngineeringSouth China University of Technology磁分离器直流电动机School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology电磁波治疗仪School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv电磁场理论是电子、信息学科的基础。电磁场理论电路理论天线理论电子技术、无线通信技术、移动通信、信息处理电波传播微波、 光纤School
10、of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology电磁场理论与应用发展简史电磁场理论的发展历程v公元前6世纪，希腊学者Thales发现用布 摩擦过的琥珀能吸引轻微的物体。v16世纪吉尔伯特著论磁学，并根据琥 珀的希腊文创造 electricity一词。v中国古代发明：司南School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv1785年，库仑 （Coulomb， 173618
11、06，法 国物理学家）利 用扭秤测试了真 空中两个小电荷 之间的吸引力， 得到了著名的库 伦定律。v其后Possion， Gauss等人的研 究形成了静电场 的初期理论School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv1786年，伽伐尼（A.L.Galvani，1737-1798,法 国医学家）发现了生物电流。v1799年，伏打（Vlota，17451798，意大利物 理学家）发明电池。v1820年，奥斯特（H.C. Oersted, 1771-1851， 丹麦物理学家）发
12、现电流磁效应，并创造了 Electromagnetics一词。毕奥（J.B. Biot,1774-1862）和沙伐尔（ Felix Savart, 1791-1841）法国 物理学家，归纳出电流元的磁场 定律。Lapalce给出更严格的数学 形式。安培（A.M. Ampere,1775-1836 ，德国物理学 家）在实验的基础上进行数学推 导，得到了更为普遍的电动力公 式。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv1826年G.S Ohm（1789-1854）发现欧
13、姆定律 。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv1831年法拉第（M. Faraday，1791-1867， 英国物理学家）经过10年的多次失败，终于 取得突破，发现了电磁感应现象。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology法拉第的另一个贡 献是提出了磁力线概念，为形象 地表述磁场提供途径。1833年愣次发现了 感应电流的方向。1845
14、年纽曼以定律 的形式给出了电磁感应的定量规 律。法拉第，出身贫寒， 小学未毕业，但天生好学。11岁做报 童。16岁做书籍装订工。这些工作让 他有机会接触和学习很多知识。他酷 爱听各种科学讲座，使他有幸成为戴 维实验助手，从此他在实验科学方面 做出卓有成效的工作。1821年（30岁 ）成为英国皇家学院实验室负责人。 1824年（33岁）成为英国皇家学会会 员。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technologyv1864年J. C. Maxwell (1831-1879,英国物
15、理学家，数学家）集前人之大成，富有创见 地假设了位移电流，建立了著名的麦克斯韦 方程，建立了完整的宏观电磁场理论，并从 理论上预测了电磁波的存在。麦克斯韦出生时，是法拉第发现电磁 感应后2个多月。神童，10岁进爱丁 堡学院学习 ，15岁在“爱丁堡皇家 学报”发表论文，卡文迪什试验室首 任主任。死于癌症。虽然只活了49 岁，但他却写了100多篇有价值的论 文。是一位与牛顿、爱因斯坦相提并 论的科学家。School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology电磁波应用简史v1887年H
16、. Hertz (1857-1894,德国物理学家 ) 实验证实了麦克斯韦方程的预言。 赫芝采用电火花间隙发射机和加载偶极天线演示电磁波的传播。1890年赫兹又给出了麦克斯韦方程 的最简洁形式，一直沿用至今。赫兹这一重要的实验导致了后来无线电报的 发明。从此开始了电磁场理论应用与发展时 代，成为当代最活跃的学科领域School of Electronics and Information EngineeringSouth China University of Technology电报 v1895年，意大利马可尼（G. Marconi ）成功 地进行了2.5公里的电报传送实验。v1896年，波波夫（A. Popov ）进行了约250 米的类似试验。v1899年，电报跨越英吉利海峡的试验成功。v1901年，跨越大西洋3200公里的试验成功。 开始了电磁波信息传输的时代。v马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得 190
