电磁场与电磁波( 绪论2016)电磁场与电磁波教案姚毅老师版

1、 绪 论 一、关于通信（信号与信息传送） 通信的定义： 发展历史： 1、烽火台 2、消息树 （简单信号） 3、传统的信件传送（复杂信息传送） （1）用确定的文字写信； （2）装入信封写明地址； （3）信件传送 骑马 汽车 火车 飞机 （4）读信 4、广播 5、电视 节目制作 发射 接收（观看） 6、移动电话 7、有线电话 8、互联网 二、课程的性质和任务二、课程的性质和任务 “电磁场理论电磁场理论”是讲述电磁场激励与电磁波传播规律的课程，是讲述电磁场激励与电磁波传播规律的课程， 是电子信息类及电气信息类专业本科生是电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课必修的一门技术基础课 课程内

2、容是电子、电气信息类专业本科学生应具备知识结课程内容是电子、电气信息类专业本科学生应具备知识结 构的重要组成部分构的重要组成部分 电磁场理论与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和电磁场理论与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和 新兴边缘学科发展的基础新兴边缘学科发展的基础 前修课程：前修课程：“高等数学高等数学” 、“工程数学工程数学”和和“大学物理大学物理” （电磁学）（电磁学） “电磁场与电磁波电磁场与电磁波”是学习是学习“微波技术与天线微波技术与天线”、“光通信光通信 技术技术”、“微波与卫星通信微波与卫星通信”等课程的基础等课程的基础 问 题 现代通信系统用什么工具来传送信号？

3、现代通信系统用什么工具来传送信号？ 什么是电磁波？ 电磁波是怎样传递信息的？ 电磁波还有什么用？ 三、课程内容和教材体系三、课程内容和教材体系 课程主要介绍经典宏观电磁运动规律课程主要介绍经典宏观电磁运动规律,即电磁场理论和电磁即电磁场理论和电磁 波理论波理论 教材共教材共9章章 第第1章矢量分析章矢量分析 第第2章静电场与恒定电场章静电场与恒定电场 第第3章静电场解法章静电场解法 第第4章恒定磁场章恒定磁场 第第5章时变电磁场章时变电磁场 第第6章正弦平面电磁波在无界空间中的传播章正弦平面电磁波在无界空间中的传播 第第7章电磁波的反射和折射章电磁波的反射和折射 第第8章导行电磁波章导行电磁波

4、(微波技术微波技术） 第第9章电磁波辐射（章电磁波辐射（天线工程天线工程） 前五章的内容为电磁场理论部分，后四章为电磁波理论部分前五章的内容为电磁场理论部分，后四章为电磁波理论部分 四、课程特点四、课程特点 1 1、理论性强：电磁场理论或电磁场与电磁波是、理论性强：电磁场理论或电磁场与电磁波是 在电磁学的基础上在电磁学的基础上, ,按按归纳法归纳法，从一系列实验定，从一系列实验定 律开始，逐步将其一般化，归纳成有普遍意义律开始，逐步将其一般化，归纳成有普遍意义 的麦克斯韦方程组，进一步讨论时变电磁场与的麦克斯韦方程组，进一步讨论时变电磁场与 波的传播。波的传播。 2 2、对数学工具要求高：所需

5、的数学知识有高等、对数学工具要求高：所需的数学知识有高等 数学和工程数学，特别是数学和工程数学，特别是矢量分析矢量分析与与场论场论 3 3、物理概念多、物理概念多 4 4、四维空间物理过程、四维空间物理过程 五、电磁场、电磁波与工程应用五、电磁场、电磁波与工程应用 进一步说明为什么要学习电磁场理论 从从库伦测量电荷相互作用力，到库伦测量电荷相互作用力，到 1831年，英国物理学家年，英国物理学家法法 拉第拉第发现了电磁感应现象并提出发现了电磁感应现象并提出电磁感应定律电磁感应定律，制造出了世界，制造出了世界 上第一台发电机、电动机；以后出现：摩尔电报、贝尔电话、上第一台发电机、电动机；以后出现

6、：摩尔电报、贝尔电话、 电视、雷达、手机电视、雷达、手机. 麦克斯韦方程麦克斯韦方程奠定了宏观电磁理论的基础，奠定了宏观电磁理论的基础，预言了电磁波预言了电磁波 的存在的存在。这个预言于。这个预言于1888年被德国物理学家年被德国物理学家赫兹赫兹的实验结果所的实验结果所 证实，从而导致无线电通信的发明，展现了电磁场与电磁波应证实，从而导致无线电通信的发明，展现了电磁场与电磁波应 用的广阔前景。用的广阔前景。 电磁波的应用领域：通信、雷达、广播、电视、导航、遥控遥电磁波的应用领域：通信、雷达、广播、电视、导航、遥控遥 测和电子对抗测和电子对抗 无线电通信系统无线电通信系统 接收机 接收天线 馈线

7、 导行波导行波导行波导行波 发射机 发射天线 馈线 导行波导行波 中、短波发射天线中、短波发射天线 微波接力天线微波接力天线 卡塞格仑天线卡塞格仑天线 MMDS-A型微波天线 MMDS-C型微波天线 对数周期天线 矩形波导 圆波导 平行双线 同轴线 微带线 B2 隐形轰炸机隐形轰炸机 我国研制的隐形J-20重型歼击机 威力强大的电磁炮 电磁炮弹穿过装甲的图片 舰载激光炮 要掌握天线发射和接收电磁波的机理和性能，要掌握天线发射和接收电磁波的机理和性能， 必须掌握电磁场与电磁波的基本理论和技术。必须掌握电磁场与电磁波的基本理论和技术。 要掌握电磁波传输的机理和性能，了解构成要掌握电磁波传输的机理和

8、性能，了解构成 导波系统的元件和器件的性能，就必须掌握电磁导波系统的元件和器件的性能，就必须掌握电磁 场与电磁波的基本理论和技术。场与电磁波的基本理论和技术。 要了解在地面站和卫星之间信号如何传播，要了解在地面站和卫星之间信号如何传播， 就必须掌握电磁场与电磁波的基本理论和技术。就必须掌握电磁场与电磁波的基本理论和技术。 六、电磁场理论与电路理论之间的关系六、电磁场理论与电路理论之间的关系 1、集总假设与集总电路 集总电路的定义：集总电路的定义： 满足条件满足条件 的电路的电路 集总电路的特点：集总电路的特点： 工作频率低（工作频率低（F300MHz)F300MHz) 用电路理论的方法分析用电

9、路理论的方法分析 2 2、一般电磁系统、一般电磁系统 不满足集总假设的条件不满足集总假设的条件 不能用电路理论的方不能用电路理论的方 法分析法分析 d 六六 学习电磁场与电磁波应注意的问题学习电磁场与电磁波应注意的问题 本课程是四川省精品资源课程本课程是四川省精品资源课程 ，请认真阅读课程实施大请认真阅读课程实施大 纲，按照课程实施大纲要求进行学习（见学校精品课程网站）纲，按照课程实施大纲要求进行学习（见学校精品课程网站） 强调：强调： 1 1、熟练的数学工具：要及时补习不熟悉的数学内容，习、熟练的数学工具：要及时补习不熟悉的数学内容，习 惯将数学作为语言和工具来使用惯将数学作为语言和工具来使

10、用 2 2、必要的物理基础：要有良好的电磁学基础、必要的物理基础：要有良好的电磁学基础 3 3、课前预习：课前要求预习、课前预习：课前要求预习510510分钟分钟 4 4、课后对教材的阅读和理解、课后对教材的阅读和理解 5 5、认真完成作业、认真完成作业 6 6、考试严格考试严格 参参 考考 教教 材材 1 1、电磁场与电磁波（美）、电磁场与电磁波（美）Bhag Singh Guru Bhag Singh Guru （英文版）（英文版） 机械工业出版社机械工业出版社 2 2、电磁场与电磁波、电磁场与电磁波 谢处方谢处方 高等教育出版社高等教育出版社 3 3、电磁场理论、电磁场理论 毕德显毕德显 电子工业出版社电子工业出版社 4 4、电磁波理论、电磁波理论 （美）