電磁場(chǎng)及電磁波( 緒論2015)

1、 緒 論一、關(guān)于通信（信號(hào)與信息傳送）通信的定義：發(fā)展歷史： 1、烽火臺(tái) 2、消息樹(shù)（簡(jiǎn)單信號(hào)）3、傳統(tǒng)的信件傳送（復(fù)雜信息傳送）（1）用確定的文字寫信；（2）裝入信封寫明地址；（3）信件傳送騎馬 汽車火車 飛機(jī)（4）讀信4、廣播5、電視節(jié)目制作發(fā)射接收（觀看）6、移動(dòng)電話7、有線電話8、互聯(lián)網(wǎng)問(wèn) 題現(xiàn)代通信系統(tǒng)用什么工具來(lái)傳送信號(hào)？現(xiàn)代通信系統(tǒng)用什么工具來(lái)傳送信號(hào)？二、課程的性質(zhì)和任務(wù)二、課程的性質(zhì)和任務(wù) “電磁場(chǎng)理論電磁場(chǎng)理論”是講述是講述電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)激勵(lì)激勵(lì)與電磁波與電磁波傳播規(guī)律的課程，傳播規(guī)律的課程，是電子信息類及電氣信息類專業(yè)本科生是電子信息類及電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門技術(shù)基

2、礎(chǔ)課必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課 課程內(nèi)容是電子、電氣信息類專業(yè)本科學(xué)生應(yīng)具備知識(shí)結(jié)課程內(nèi)容是電子、電氣信息類專業(yè)本科學(xué)生應(yīng)具備知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分構(gòu)的重要組成部分 電磁場(chǎng)理論與電磁波基本理論又是一些交叉學(xué)科的生長(zhǎng)點(diǎn)和電磁場(chǎng)理論與電磁波基本理論又是一些交叉學(xué)科的生長(zhǎng)點(diǎn)和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ) 前修課程：前修課程：“高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)” 、“工程數(shù)學(xué)工程數(shù)學(xué)”和和“大學(xué)物理大學(xué)物理”（電磁（電磁學(xué)）學(xué)） “電磁場(chǎng)與電磁波電磁場(chǎng)與電磁波”是學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)“微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線”、“光通信技術(shù)光通信技術(shù)”、“微波與衛(wèi)星通信微波與衛(wèi)星通信”等課程的基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ) 三、課程內(nèi)容和教材

3、體系三、課程內(nèi)容和教材體系 課程主要介紹經(jīng)典宏觀電磁運(yùn)動(dòng)規(guī)律課程主要介紹經(jīng)典宏觀電磁運(yùn)動(dòng)規(guī)律,即電磁場(chǎng)理論和電磁即電磁場(chǎng)理論和電磁波理論波理論 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章靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng)章靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng)第第3章靜電場(chǎng)解法章靜電場(chǎng)解法 第第4章恒定磁場(chǎng)章恒定磁場(chǎng)第第5章時(shí)變電磁場(chǎng)章時(shí)變電磁場(chǎng) 第第6章正弦平面電磁波在無(wú)界空間中的傳播章正弦平面電磁波在無(wú)界空間中的傳播第第7章電磁波的反射和折射章電磁波的反射和折射 第第8章導(dǎo)行電磁波章導(dǎo)行電磁波(微波技術(shù)微波技術(shù)）第第9章電磁波輻射（章電磁波輻射（天線天線）前五章的內(nèi)容為電磁場(chǎng)理論部分，后四章為電磁波理論部分前五章的內(nèi)

4、容為電磁場(chǎng)理論部分，后四章為電磁波理論部分四、課程特點(diǎn)四、課程特點(diǎn)1 1、理論性強(qiáng)：電磁場(chǎng)理論或電磁場(chǎng)與電磁波是、理論性強(qiáng)：電磁場(chǎng)理論或電磁場(chǎng)與電磁波是在電磁學(xué)的基礎(chǔ)上在電磁學(xué)的基礎(chǔ)上, ,按按歸納法歸納法，從一系列實(shí)驗(yàn)定，從一系列實(shí)驗(yàn)定律開(kāi)始，逐步將其一般化，歸納成有普遍意義律開(kāi)始，逐步將其一般化，歸納成有普遍意義的麥克斯韋方程組，進(jìn)一步討論時(shí)變電磁場(chǎng)與的麥克斯韋方程組，進(jìn)一步討論時(shí)變電磁場(chǎng)與波的傳播。波的傳播。2 2、對(duì)數(shù)學(xué)工具要求高：所需的數(shù)學(xué)知識(shí)有高等、對(duì)數(shù)學(xué)工具要求高：所需的數(shù)學(xué)知識(shí)有高等數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)3 3、物理概念多、物理概念多4 4、四維物理過(guò)程、四維物理過(guò)程五、

5、電磁場(chǎng)、電磁波與工程應(yīng)用五、電磁場(chǎng)、電磁波與工程應(yīng)用 進(jìn)一步說(shuō)明為什么要學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)理論 從從庫(kù)倫測(cè)量電荷相互作用力，到庫(kù)倫測(cè)量電荷相互作用力，到 1831年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家法法拉第拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象并提出發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象并提出電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律，制造出了世界，制造出了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)；以后出現(xiàn)：摩爾電報(bào)、貝爾電話、電動(dòng)機(jī)；以后出現(xiàn)：摩爾電報(bào)、貝爾電話、電視、雷達(dá)、手機(jī)電視、雷達(dá)、手機(jī). 麥克斯韋方程麥克斯韋方程奠定了宏觀電磁理論的基礎(chǔ)，奠定了宏觀電磁理論的基礎(chǔ)，預(yù)言了電磁波預(yù)言了電磁波的存在的存在。這個(gè)預(yù)言于。這個(gè)預(yù)言于1888年被德國(guó)物理學(xué)家

6、年被德國(guó)物理學(xué)家赫茲赫茲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，從而導(dǎo)致無(wú)線電通信的發(fā)明，展現(xiàn)了電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)證實(shí)，從而導(dǎo)致無(wú)線電通信的發(fā)明，展現(xiàn)了電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)用的廣闊前景。用的廣闊前景。電磁波的應(yīng)用領(lǐng)域：通信、雷達(dá)、廣播、電視、導(dǎo)航、遙控遙電磁波的應(yīng)用領(lǐng)域：通信、雷達(dá)、廣播、電視、導(dǎo)航、遙控遙測(cè)和電子對(duì)抗測(cè)和電子對(duì)抗 無(wú)線電通信系統(tǒng)無(wú)線電通信系統(tǒng)接收機(jī)接收天線饋線導(dǎo)行波導(dǎo)行波導(dǎo)行波導(dǎo)行波發(fā)射機(jī)發(fā)射天線饋線導(dǎo)行波導(dǎo)行波中、短波發(fā)射天線中、短波發(fā)射天線微波接力天線微波接力天線卡塞格侖天線卡塞格侖天線MMDS-A型微波天線MMDS-C型微波天線對(duì)數(shù)周期天線矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)平行雙線同軸線微帶線B2 隱形轟

7、炸機(jī)隱形轟炸機(jī)我國(guó)研制的隱形J-20重型殲擊機(jī)威力強(qiáng)大的電磁炮電磁炮彈穿過(guò)裝甲的圖片艦載激光炮 要掌握天線發(fā)射和接收電磁波的機(jī)理和性能，要掌握天線發(fā)射和接收電磁波的機(jī)理和性能，必須掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。必須掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。 要掌握電磁波傳輸?shù)臋C(jī)理和性能，了解構(gòu)成要掌握電磁波傳輸?shù)臋C(jī)理和性能，了解構(gòu)成導(dǎo)波系統(tǒng)的元件和器件的性能，就必須掌握電磁導(dǎo)波系統(tǒng)的元件和器件的性能，就必須掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。 要了解在地面站和衛(wèi)星之間信號(hào)如何傳播，要了解在地面站和衛(wèi)星之間信號(hào)如何傳播，就必須掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。就必須

8、掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論和技術(shù)。 六、電磁場(chǎng)理論與電路理論之間的關(guān)系六、電磁場(chǎng)理論與電路理論之間的關(guān)系1、集總假設(shè)與集總電路集總電路的定義：集總電路的定義： 滿足條件滿足條件 的電路的電路集總電路的特點(diǎn)：集總電路的特點(diǎn)： 工作頻率低（工作頻率低（F300MHz)F300MHz) 用電路理論的方法分析用電路理論的方法分析2 2、一般電磁系統(tǒng)、一般電磁系統(tǒng) 不滿足集總假設(shè)的條件不滿足集總假設(shè)的條件 不能用電路理論的方不能用電路理論的方法分析法分析d六六 學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)注意的問(wèn)題學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)注意的問(wèn)題 本課程是四川省精品資源課程本課程是四川省精品資源課程 ，請(qǐng)認(rèn)真閱讀課程實(shí)施大請(qǐng)認(rèn)

9、真閱讀課程實(shí)施大綱，按照課程實(shí)施大綱要求進(jìn)行學(xué)習(xí)（見(jiàn)學(xué)校精品課程網(wǎng)站）綱，按照課程實(shí)施大綱要求進(jìn)行學(xué)習(xí)（見(jiàn)學(xué)校精品課程網(wǎng)站） 強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)： 1 1、熟練的數(shù)學(xué)工具：要及時(shí)補(bǔ)習(xí)不熟悉的數(shù)學(xué)內(nèi)容，習(xí)、熟練的數(shù)學(xué)工具：要及時(shí)補(bǔ)習(xí)不熟悉的數(shù)學(xué)內(nèi)容，習(xí)慣將數(shù)學(xué)作為語(yǔ)言和工具來(lái)使用慣將數(shù)學(xué)作為語(yǔ)言和工具來(lái)使用 2 2、必要的物理基礎(chǔ)：要有良好的電磁學(xué)基礎(chǔ)、必要的物理基礎(chǔ)：要有良好的電磁學(xué)基礎(chǔ) 3 3、課前預(yù)習(xí)：課前要求預(yù)習(xí)、課前預(yù)習(xí)：課前要求預(yù)習(xí)510510分鐘分鐘 4 4、課后對(duì)教材的閱讀和理解、課后對(duì)教材的閱讀和理解 5 5、認(rèn)真完成作業(yè)、認(rèn)真完成作業(yè) 6 6、考試嚴(yán)格考試嚴(yán)格 參參 考考 教教 材材1 1、電磁場(chǎng)與電磁波（美）、電磁場(chǎng)與電磁波（美）Bhag Singh Guru Bhag Singh Guru （英文版）（英文版） 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2 2、電磁場(chǎng)與電磁波、電磁場(chǎng)與電磁波 謝處方謝處方 高等教育出版社高等教育出版社3 3、電磁場(chǎng)理論、電磁場(chǎng)理論 畢德顯畢德顯 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社4 4、電磁波理論、電磁波理論 （美）（美）JIN