绪论

电磁场与电磁波绪论2内容课程概述授课内容电磁场理论的建立与发展电磁场理论的应用课程概述4课程简介名称：电磁场与波教材：电磁场与电磁波理论基础（第二版，孙国安，东南大学出版社）学时：48学分：35考核方式平时成绩（20%）作业出勤测试考试成绩（80%）期末考试6先修课程高等数学大学物理（普通物理）线性代数（矩阵理论）矢量分析与场论复变函数数学物理方程与特殊函数积分变换7参考教材电磁场工程基础（林志瑗、杨铨让、沙玉均，高等教育出版社）电磁场理论（冯亚伯，电子科技大学出版社）电磁场理论基础（牛中奇、朱满座、卢智远、路宏敏，电子工业出版社）电磁场与电磁波（谢处方、饶克谨，人民教育出版社）8与我联系电话83793275转22613951815059Email[e-mail][e-mail]办公室四牌楼校区李文正楼北627室9课件Email标题：xxx课件内容：姓名与学号10课程性质与任务高等学校电子信息类专业本科生必修的专业基础课程，所涉及内容是电子信息类学生必备知识结构的重要组成部分在大学物理“电磁学”基础上，进一步着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、基本原理、基本规律、基本分析方法和工程应用使学生进一步认识电磁场与电磁波的物理本质，掌握宏观电磁理论的基本规律和基本分析方法，培养学生对电磁问题的分析与求解能力11通过矢量分析的学习，全面理解电磁场中的矢量场与标量场的基本概念、特性及相互之间的关系，理解散度、旋度、梯度等的基本概念系统的归纳总结电磁场中的基本物理量和基本实验定律，从电荷与电流定义入手，了解电流的形成，掌握电流连续性定律。在库仑和安培实验定律的基础上建立电场和磁场的基本物理量，进而得出其矢量表达式教学基本要求12从矢量分析和亥姆霍茨定理入手，全面掌握静电场与恒定电场的特性和求解方法。能够建立各类介质中的电场基本方程、电介质特性方程、泊松方程及拉普拉斯方程，确立边值条件。初步了解电磁场在工程问题中的应用，电场能量的基本计算方法从电磁类比的角度全面掌握恒定磁场问题，从真空及磁介质中恒定磁场基本方程建立入手，引入矢量位，确定磁场的边界条件，掌握工程中实用电磁学问题：电感、磁场能量13掌握静态场边值问题在直角坐标、圆柱坐标和球坐标下的分离变量方法，掌握唯一性定理的实际应用，会用镜像法求解电磁学边值问题，初步了解近代数值分析方法在电磁学中的应用了解时变电磁场的基本概念及特性，掌握电磁感应定律、位移电流假设及Maxwell方程的物理意义，能够推导电流连续性原理和波动方程14了解时谐场的描述方法，掌握平面电磁波的表示形式，分析理想介质和有耗介质中的均匀平面波的传输特性，能够运用波的表述形式及电磁场的边界条件分析电磁波在不同分界面上的反射和透射问题，掌握导波系统中电磁波的传播特性，着重理解并掌握金属波导中电磁波的传播与截止特性，理解谐振腔的谐振频率、品质因数等基本概念授课内容16矢量分析与场论（补充内容）静态电磁场静电场，恒定电场，恒定磁场，静态电磁场边值问题时变电磁场电磁波的空间传播特性电磁波的反射与折射电磁波在导波系统中的传播特性17基本概念标量、矢量、矢性函数场、标量场、矢量场方向导数与梯度、通量与散度、环量与旋度基本定律散度定理、旋度定理、Helmholtz定律正交曲线坐标圆柱坐标与球坐标矢量分析与场论18基本概念电场强度、电位移、电位、电容、电场能量电场的散度、旋度基本定理（定律）Coulormb定律、Gauss定律、环路定律基本方程边界条件静电场19基本概念电流、电流密度、局外场、电动势、电导静电比拟基本定律电流连续性原理、欧姆定律、焦耳定律基本方程边界条件恒定电场20基本概念磁感应强度、磁场强度、磁通标量磁位、矢量磁位、电感、能量基本定律Ampè定律、Biot-Savart定理磁通连续性原理、Ampè环路定律基本方程边界条件恒定磁场21基本概念边值问题镜像法、分离变量法基本定理唯一性定理边值问题求解镜像法、分离变量法静态电磁场边值问题22基本概念位移电流、位函数、Poynting矢量、相量基本定律电磁感应定律、全电流定理、Poynting定理基本方程Maxwell方程、波动方程边界条件时变电磁场23基本概念均匀平面波波阻抗、传播常数、相速、波长色散、趋肤效应、表面电阻均匀平面波的传播特性极化电磁波的空间传播特性24基本概念波矢量、反射系数、折射系数、驻波基本定律反射定律、折射定律介质分界面上的反射与折射导体表面的反射与折射电磁波的反射与折射25基本概念波导、导波、谐振腔TE波、TM波截止、截止波长、波导波长、相速、波阻抗主模、高次模、简并导波的分析方法电磁波在矩形金属波导中的传播特性电磁波在矩形谐振腔中的谐振特性导波系统的传播特性电磁场理论的建立与发展27静电学静磁学电→磁磁→电经典电磁理论28早期的研究WilliamGilbert（1600）《论磁》：讨论摩擦起电，创造“Electricity”OttovornGuericke（1650）摩擦起电机StephenGray（1729）区别导体与绝缘体29CharlesFrancoisDuFay（1734）同性相斥，异性相吸PieterYonMusschenbroek（1745）莱顿瓶里赫曼（1745）静电计30BenjaminFranklin首次用＋、－表示电荷性质（1744）应用实验证明莱顿瓶内外电荷性质相反、数量相等（1747）风筝试验（1752）静电感应现象、尖端放电现象爱皮努斯（1758）电荷守恒31Coulormb定律（静电平方反比定律）Franklin（1755）、Priestley（1776）Robinson（1769，1822）Cavendish（1773）Coulormb（1785）Gauss定律（Gauss，1813）Poisson方程（Poisson，1828）静电学的建立32电流磁效应的发展电流磁效应的发现（Oersted，1820）Ampè的贡献（1820~1825）电流间作用力的平方反比定律磁通连续性原理Ampè环路定律Biot-Savart定理（1820）33电磁场理论的建立与发展电磁感应定律Faraday定律（Faraday，1831）Lenz定律（Lenz，1834）Maxwell方程（Maxwell，1865）建立经典电磁理论预言电磁波的存在电磁波的产生与发现（Hertz，1888）34无线电报1895年，马可尼成功进行了距离2.5公里的无线电报传送试验1899年，无线电报跨越英吉利海峡传送试验成功1901年，无线电报跨越大西洋传送试验成功1910年，无线电报由爱尔兰成功发送至阿根廷35广播1906年，美国人费森登使用50KHz频率发送广播成功，使大西洋航船接收到其由波士顿播出的音乐节目1919年，英国建成第一座定时播发语言与音乐的无线电广播电台1920年，美国匹兹堡建成无线电广播电台36电视1884年，德国人尼普科夫提出机械扫描电视的设想1927年，英国人贝尔德将图像由伦敦传送到大西洋航船上获得成功1923~1924年，兹沃肖金发明摄像管与显像管1931年，兹沃肖金组装成功世界上第一台全电子电视系统37雷达现代电磁场与微波技术的发展得益于第二次世界大战中雷达的应用1936年，英国首先将防空警戒雷达投入使用1938年，美国研制成功世界第一部火炮控制雷达1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功1945年，能消除背景干扰运动目标的显示技术发明成功，提高了雷达的探测性能38卫星通信1958年，美国成功发射世界第一颗低轨道通信试验卫星1964年，应用定点同步卫星首次实现欧洲、美洲与非洲的通信和电视传播1965年，世界第一颗商用定点同步通信卫星投入运行1969年，全球实现太平洋、大西洋、印度洋上空均有定点同步通信卫星电磁场理论的应用40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，都是通过电磁波的传播来实现信息的传递以宏观电磁理论为基础，电磁波（信息）的传播与转换为核心的电磁场与电磁波工程技术发挥着极其重要的作用，并广泛应用于各种国防与民用通信系统及电子设备中信息社会的载体概述41主要应用天线计算电磁学无线通信微波毫米波集成电路及大规模集成电路的设计信号完整性及高速数据传输的设计42电磁散射与逆散射雷达电磁兼容生物电磁学