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2005-1-25 第一章 电磁场的数学物理基础 第一课 第一课 第一课 绪 论 电磁场与电磁波 电子科技大学编写 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 出版 电磁场与电磁波 （第四版） 一、课程的性质 二、电磁场理论的发展 三、电磁场理论的应用 四、内容安排 五、学习的目的、方法及其要求　 六、主要参考书 七、教学资源与条件 八、考核方式 ? 电磁场是伴随于人类生活中的一种广泛存在的物质形式 ? 电磁波是现代社会最广泛的信息传输载体和手段 一、课程的性质 ? 电类专业学生必修的技术基础课 ? 是电气工程师需必备知识 1．18世纪末期电磁场理论的早期研究 代表性的人物： 谢林 伏特 研究特征： 电和磁被看成是两个独立的物理现象 二、电磁场理论的发展 2．19世纪经典电磁理论体系建立 代表性的人物： 奥斯特 （发现电流以力作用于磁针） 安培 发现作用力、电流、磁场三者方向的相互垂直关系 法拉第 （磁生电） 麦克斯韦（位移电流假说、麦克斯韦方程组） 研究特征： 电和磁的相互联系得以揭示 二、电磁场理论的发展 3．20世纪以来电磁场理论的发展 理论领域： 爱因斯坦 （相对论） 应用领域： 无线电电子学、计算机和网络技术、生物电磁学、环境电磁学和电磁兼容等 一个划时代的实验掀起了电磁波应用的革命 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。 三、电磁场理论的应用 无线电报: 1895年，意大利马可尼成功地进行了2.5km距离的无线电报传送实验；1896年，波波夫进行了约250m米距离的类似试验； 1899年, 无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；1901年，跨越大西洋的3200km距离的试验成功。马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。 有线电话: 1876年，美国贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。 此后，有线电话便迅速普及开来。 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。 广播: 1906年，美国费森登用50kHz频率发电机作发射机，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。 雷达: 第二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936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。1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，使微波雷达的研制成为可能。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、显示运动目标的显示技术的发明，使雷达更加完善。在整个第二次世界大战期间，雷达成了电磁场理论最活跃的部分。 卫星通信技术: 1958年， 美国发射低轨道 “斯科尔”卫星成功，这是第一颗 用于通信的试验卫星。1964年， 借助定点同步通信卫星首次实 现了美、 欧、非三大洲的通信和电视转播。1965年，第一颗商用定点同步卫星投入运行。1969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10年的发展，终趋于成熟。 卫星定位技术: 1957年卫星发射成功后，人们试图将雷达引入卫星，实现以卫星为基地对地球表面及近地空间目标的定位和导航。1958年底，美国开始研究实施这一计划，于1964年研究成功子午仪卫星导航系统。1973年美国提出了由24颗卫星组成的实用系统新方案，即GPS计划。1990年最终的GPS方案是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。 其他应用： 阴极射线示波器，喷墨打印机，矿物的分选，磁分离器，回旋加速器，磁流体发电机，电磁泵，磁悬浮列车，变压器，电磁炉，电磁式生物芯片，隐形飞机等等 矢量分析 电磁场的基本规律 静态电磁场及其边值问题的解 时变电磁场 均匀平面波在无界空间中的传播 均匀平面波的反射和透射 导行电磁波 电磁辐射 　 四、内容安排 教学大纲查阅： 电子科大-教师社区-电工学院-杨显清-第四版教学建议 五、学习的目的、方法及其要求　 掌握宏观电