电磁场与电磁波 绪论.

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1、绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波1成都工业学院成都工业学院 傅林傅林绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波2一、课程的性质一、课程的性质二、电磁场理论的发展二、电磁场理论的发展三、电磁场理论的应用三、电磁场理论的应用 四、内容安排四、内容安排五、学习的目的、方法及其要求五、学习的目的、方法及其要求六、主要参考书六、主要参考书绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波3 电磁场电磁场（或电磁波）作为能量的一种形式，是当今世界最（或电磁波）作为能量的一种形式，是当今世界最重要的能源之一重要的能源之一 电磁波电磁波作为信息传输的载体，成为当今人类社会发布和获作为信息传输的载体，成为当今人类社会发布

2、和获取信息、探测未知世界的重要手段取信息、探测未知世界的重要手段一、课程的性质一、课程的性质 电类专业学生必修的技术基础课电类专业学生必修的技术基础课 是电气工程师的必备知识是电气工程师的必备知识 是电磁理论的重要组成部分是电磁理论的重要组成部分绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波41电磁场理论的早期研究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，也是最早被科学电、磁现象是大自然最重要的往来现象，也是最早被科学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有赖顿、富兰克赖顿、富兰克林、伏打林、伏打等科学家。等科学家。 19世纪以前，电、磁现象

3、一直作为两个独立的物理现象，世纪以前，电、磁现象一直作为两个独立的物理现象，没有人发现它们之间的相互联系。但是这些研究（特别是没有人发现它们之间的相互联系。但是这些研究（特别是伏打伏打1799年发明了电池）为电磁学理论的建立奠定了基础。年发明了电池）为电磁学理论的建立奠定了基础。二、电磁场理论的发展二、电磁场理论的发展绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波52电磁场理论的建立电磁场理论的建立 18世纪末期，德国哲学家世纪末期，德国哲学家谢林谢林认为，宇宙是有活力的，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，而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力，是宇宙的灵魂，电、

4、磁、光、热是相互联系的。电、磁、光、热是相互联系的。 奥斯特奥斯特是是谢林谢林的信徒，他从的信徒，他从1807年开始研究电、磁之间年开始研究电、磁之间的关系。的关系。1820年，他发现电流以力作用于磁针。年，他发现电流以力作用于磁针。 安培安培发现作用力的方向、电流的方向、磁针到通电导线发现作用力的方向、电流的方向、磁针到通电导线的垂直方向是相互垂直的，并定量建立了若干数学公式。的垂直方向是相互垂直的，并定量建立了若干数学公式。绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波6 法拉第法拉第 在在谢林谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相互联的影响下，相信电、磁、光、热是相互联系的。奥斯特系的。奥斯特18

5、20年发现电流以力作用于磁针后，法拉第敏锐年发现电流以力作用于磁针后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用，磁也一定能够对电产生影响。地意识到，电可以对磁产生作用，磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁生电的实验。年他开始探索磁生电的实验。1831年他发现，当磁棒插入年他发现，当磁棒插入导体线圈时，线圈中就会产生电流。这表明，电与磁之间存在导体线圈时，线圈中就会产生电流。这表明，电与磁之间存在着密切的联系。着密切的联系。 麦克斯韦麦克斯韦 深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，发展了场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现发展了

6、场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象的规律，引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变象的规律，引进位移电流的概念。这个概念的核心思想是：变化着的电场能产生磁场，与变化着的磁场产生电场相对应。在化着的电场能产生磁场，与变化着的磁场产生电场相对应。在此基础上提出了一套偏微分方程来表述电磁现象的基本规律，此基础上提出了一套偏微分方程来表述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。称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波73电磁场理论的发展电磁场理论的发展 在麦克斯韦方程建立后的一百多年里在麦克斯韦方程建立后的一百多年里

7、,随着科学技术的发随着科学技术的发展，电磁理论得到了广泛的应用和发展，尤其近展，电磁理论得到了广泛的应用和发展，尤其近30年来，年来，无无线电电子学、计算机和网络技术线电电子学、计算机和网络技术的飞速发展，的飞速发展，生物电磁学、生物电磁学、环境电磁学环境电磁学和和电磁兼容电磁兼容等学科的建立，向电磁理论提出了许等学科的建立，向电磁理论提出了许多新的研究课题，使现代电磁理论得到了迅速的发展。多新的研究课题，使现代电磁理论得到了迅速的发展。绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波8 1887年，德国科学家年，德国科学家赫兹赫兹用火花隙激励一个环状天线，用火花隙激励一个环状天线，用另一个带隙的环状天

8、线接收，证实了用另一个带隙的环状天线接收，证实了麦克斯韦麦克斯韦关于电磁波关于电磁波存在的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。存在的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场理论应用与发展时代，并且发展成为当代从此开始了电磁场理论应用与发展时代，并且发展成为当代最引人注目的学科之一。最引人注目的学科之一。三、电磁场理论的应用三、电磁场理论的应用 绪绪 论论电磁场与电磁波电磁场与电磁波9无线电报无线电报: 1895年，意大利年，意大利马可尼马可尼成功地进行了成功地进行了2.5km距离的无线距离的无线电报传送实验；电报传送实验；1896年，年，波波夫波波夫进行了约进行

9、了约250m米距离的类米距离的类似试验；似试验； 1899年年, 无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；无线电报跨越英吉利海峡的试验成功；1901年，跨越大西洋的年，跨越大西洋的3200km距离的试验成功。距离的试验成功。马可尼马可尼以以其在无线电报等领域的成就，获得了其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔物理学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。奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。有线电话有线电话: 1876年，美国年，美国A.G. 贝尔贝尔在美国建国在美国建国100周年博览会上展示周年博览会上展示了他所发明的有线电话。了他所发明的有线电话。 此后，有线电