电磁场和电磁波完整版讲解.ppt

普通高等学校电气信息类专业基础课类教材 电磁场与电道波 理论基础 刘岚黄秋元等编著 电子工业出版社  电躐场与电波 理论基 《电磁场与电磁波理论基础》学习指导与习题解答 学出版社五楼,联系人:胡天金武汉理工大学信息工程学院黄秋元 通信技术研究所:ht/ public whut. edu. cn/ict 课程交流群 翌绪论 课程简介 二、电磁场理论的主要研究领域 磁场理论发展简史 四、电磁场与电磁波基础理论主要研究对象 五、课程体系 六、教材与参考书目 七、学习的目的、方法及其要求  本课程学习的必要性 随着信息时代飞速发展,尤其是电子计算机运行速度和 通信传输速率的不断增加,系统的个作频率或运行速度 不断攀升。带来的问题是什么? ●在通信系统中,不管是有线还是无线、数字还是模拟, 其信号在信道的传输事实上都是电磁波的传播 移动通信、卫星通信、无线宽带等无线通信应用越来越 广泛,离不开电磁场与电磁波的理论 电子工艺技术的不断发展,高速器件(或叫快速上升沿 的器件)不断的广泛应用,导致哪些问题的出现? ●电路设计人员需要用“场”来解释电路与系统的居多 题 ●为学习移动通信、微波技术、光纤通信等后续专业课程 或从事电磁工程研究做好充分的准备  二、课程学习要重视的几个问题 是通信专业本科必须掌握的知识结构之一。 通过本课程的学习,使大家掌握电磁场的基本规律,深刻理解麦克斯 韦方程组以及电磁场、电磁波的性质 熟悉与掌握电磁场问题的数学模型(如波动方程、拉氏方程等)的建 立过程以及分析方法;培养大家正确的思维方法和分析问题的能力 使大家对“场”与“路”这两种既密切相关又相距甚远的理论有深刻 的认识,并学会用“场”的观点去分析和计算一些简单、典型电磁间 题 为从事高频与高速电路设计、微波、天线、电子技术、通信和电磁兼 容等领域的研究及解决实际问题打下必要的基础 电磁场是一个矢量场。不仅要知道场量大小,还要 知道其方向,场是空间分布的,因此涉及到三维或 四维的矢量微积分运算。难点之 电磁场课程是理论性较强的实际问题分析,因此要 重视物理概念和和表达式的物理意文。难点之  关于电磁的数学模型与物理模型 ●所学课程的内容不是物理模型,就是数学模型,所 做的讲解或分析均是将二者之间的联系 ●我们认识事物的规律 物理模型 数学模型 物理模型 ●本课程从一些实际电磁现象(物理模型入出发,总 结出电磁场的基本规律(数学模型):麦克斯韦方 程组,再用这个基本规律解释一些实际的电磁现象 (物理模型)。 实际电磁现象→电磁场(矢量场)一方程(失量 方程)一解决实际问题 ●本课程自始至终是把电磁现象用场的概念来讨论。 仕么是场呢?场是指能够产生某种物理现象的空间 区域,是一种特殊的物质,真有能量。  什么是“场” 场的描述:场的特征是用一个或几个确定的物理量来描述它。场 与物理量呈对应关系。研究场事实上是研究描述场的物理量 场的分类 标量场:若所研究场的物理量是一个标量,即只用数值六小来描 述的场如温度场、压力场、密度场、电位场等, 矢量场:若所研究场的物理量是一个矢量,即不仅要用数值大小 还要用方向来描述的场,如重力场、速度场、电场、磁场等 静态场:不随时间变化的场,即描述场的物理量是不随时间变化 的,如静电场 时变场:随时间变化的场,即描述场的物理量是随时间变化的 如时变电磁场、空间温度场  电磁场理论的主要研究领域 作为理论物理学的一个 重要研究分太,主要致 电磁 力于统一场理论和微观 场的 量子电动力学的研究。 重要 研究 作为无线电技术的理 论基础,集中于三大 领域 类应用问题的研究。 射频通信电路与高速通信电 路的PCB设计和系统设计  三大类应用问题 电磁场(或电磁波)作为能量的一种形式,是 当今世界最重要的能源,其硏究领域涉及电磁 能量的产生、储存、变换、传饿和综合利用。 电磁波作为信息传输的载体,成为当今人类社 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 目标特征的获取与重建、探测新技术等。  四、磁场理论发展简史 .电磁场理论的早期研究 电、磁现象是大自然最重要的往来现象也最早被 科学家们关心和研究的物理现象,其中贡献最大的 有来顿、富兰克林、伏打等科学家。 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