电磁场与波0绪论课程.ppt

电磁场与波 Electromagnetic field and wave 绪论 一、本课程与相关课程的关系 二、场的物理本质 三、电磁场与波理论发展简史 四、电磁场与波理论的主要研究领域 五、电磁波与通信的关系 六、学习的目的、方法及其要求 一、 本课程与相关课程的关系 二、场的物理本质 （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） 是否产生机械作用，且不同的场有不同的特征性质。 （2） 是否占有空间。且场和实物可以相互渗透，二者可占有同一空间。 （3）在外力作用下可否变速运动。 （4）质量密度、能量密度。 三、电磁场与波理论发展简史 1．电磁理论的早期研究 1687，牛顿对物体质量之间的吸引力总结出万有引力定律 1746年达朗贝尔发表了论文《张紧的弦振动形成的曲线研究》，在这篇论文里，他首先提出了波动方程，并于1750年证明了它们的函数关系；1763年，他进一步讨论了不均匀弦的振动，提出了广义的波动方程。 1780年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时， “生物电”；意大利物理学家伏打，发现两种不同的金属片，电流。 1799年，伏打发明电池 18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。 2．电磁场理论的建立 1785年，库伦对静止电荷间的相互作用力总结出库伦定律。 奥斯特从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。 1825年左右，安培发现发现了电流的方向和它的磁场的方向有着一定的规律，可以用右手来表示它们之间的关系，这就是安培定则或右手螺旋定则,后进一步发现两股电流各自产生的磁场也会相互施加作用力，并且推算出了这种力所遵循的数学公式，即安培力定律。 法拉第探索了磁生电的实验。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。 1831年，电磁感应定律。 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。 19世纪中叶，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。 无线电报 1895年，意大利马可尼成功地进行了 2.5公里距离的无线电报传送实验。马可尼以 其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝尔奖金物理学奖。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A.G.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。 广播 1906年，美国费森登用50千赫频率发电机作发 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，第一个无线电广播电台在英国建 成。次年 ，在美国的匹兹堡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 年发明了摄像管和显像管，1931年，组装成世 界上 第一个全电子电视系统。 电磁场与波的主要研究领域 作为理论物理学的一个 重要研究分支，主要致 力于统一场理论和微观 量子电动力学的研究。 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，其研究领域涉及电磁 能量的产生、储存、变换、传输和综合利用。 ? 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。 磁控管 雷达的学名叫“电磁波探测器”，它通过放出间歇性的电磁波，接收返回的电磁波，根据时间差就可以求出物体运动的速度与其距离本基地的位移。 中国首辆载人高温超导磁悬浮试验车 无线电广播和电视的通信过程1．电磁波的发射　　发射电磁波是利用它作为传递信号的载体（载波），正如放飞信鸽是为了用信鸽来传送信件一样。振荡器产生高频振荡电流（似可以远飞的信鸽）；通过话筒把要传递的声音信号转变为音频电信号（似要送出的信件），但这个音频电信号不能直接用来发射电磁波，通常用调制器把音频电信号叠加在高频振荡电流上，从而获得“已调制信号”