电磁场与电磁波.ppt

电磁场与波 绪论 本课程与相关课程的关系 课程特点及学习要求 理论体系严谨 抽象、复杂 要求数学功底，推理能力 训练分析问题、解决问题的科学方法 预习、复习、独立完成作业 精读一至二本教学参考书 懂、记、算、比、熟 场的物理本质 场与实物的共同特征 场与实物之间的差异 （1） 形式、结构多种多样 （2） 有一定的质量、能量和动量，满足p=mv，w=mv2 （3）具有微粒性和波动性 （4）只能由一种形态转换成另一形态或相互转化 场与实物之间的差异 （1） 任何实物接触时都会产生机械作用，但不同的场接触时不产生机械作用，且不同的场有不同的特征性质。 （2） 一切实物占有空间，不能同时被另一实物占有，相反，同一空间可以同时存在着许多不同的场，而未发现其相互影响。而且，场和实物可以相互渗透，二者可占有同一空间。 场是物质的一种形态，和另一种形态------实物同时存在，密切联系着，一定条件下相互转换。 电磁场与电磁波理论发展简史 1．电磁场理论的早期研究 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现 象，没有发现电与磁的联系。但是由于这些研究 （特别是伏打1799年发明了电池），为电磁学理论的建立奠定了基础。 2．电磁场理论的建立 18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是 有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇 宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热 是相互联系的。 奥斯特是谢林的信徒，他从1807年开始研究 电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力 作用于磁针。 安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直，并定量建立了若干数学公式。 法拉第探索了磁生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈时；导线圈中就产生电流。这表明，电与磁之间存在着密切的联系。 麦克斯韦深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，引进位移电流的概念，发展了场的概念。在此基础上提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律，称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。 3．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状天线，用另一个带隙的环状天线接收，证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言。 广播 1906年，美国费森登用50千赫频率发电机作发 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。1919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 ，在美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播 电台。 电视 1884年，德国尼普科夫提出机械扫描电视的设 想，1927年，英国贝尔德成功地用电话线路把图像从 伦敦传至大西 洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924 年相继发明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世 界上 第一个全电子电视系统。 阴极射线示波器 磁分离器 此外，电磁兼容、军事、医疗等 主要参考书 【1】 郭辉萍等，电磁场与电磁波，西安电子科技大学出版社 【2】 马冰然，电磁场与微波技术（上册），华南理工大学出版社 【3】谢处方，电磁场与电磁波，高等教育出版社 【4】邹澎等，电磁场与电磁波，清华大学出版社 【5】毛均杰等，电磁场理论，国防科技大学出版社 某二维标量场梯度 七、 亥姆霍兹定理 矢量场的分类 2) 有源无旋场 3)无源有旋场 基本要求 作业P18~20 1.2 (2) (4) 1.4 1.5 1.15 (1) 1.16 (2) 1.17 (2) 1.19 1.23 第二章 静电场和恒定电场 Electrostatics:由静止的不随时间变化的电荷产生的电场。 2.1 电场强度与电位函数 2.2 静电场的基本方程 2.3 电介质的极化与电通量密度 2.4 导体的电容 2.5 静电场的边界条件 2.6 恒定电场 2.1 电场强度与电位函数 2.1.1 库仑定律（Coulom‘s Law） 是静电现象的基本实验定律，表明固定在真空中相距为R的两点电荷q1与q2之间的作用力：正比于它们的电荷量的乘积；反比于它们之间距离的平方；作用力的方向沿两者间的连线；两点电荷同性为斥力，异性为吸力. 点电荷 点电荷：当电荷体体积非常小，可忽略其体积时，称为点电荷。点电荷可看作是电量q无限集中于一个几何点上。 2.1.2 电场 (1)点电荷的电场强度 设q为位于点S(x′,y′,z′)处的点电荷，在其电场中点P(x,y,z)处引入试验电荷qt。根据库仑定律， qt受到的作用力为F，则该点处的电场强度（Ｅ-electric Field Inten