大学物理电磁场第1章.ppt

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1、本课程的性质：电类专业学生的专业基础课本课程的主要内容：静电场与恒定电流场恒定磁场数学基础静态场时变场与微波矢量场时变电磁场与电磁波均匀传输线理论波导与谐振腔微波网络天线辐射与接收核心：电磁场电磁波的基本规律、基本计算方法及工程应用数学：Maxwell方程组的建立、求解和应用微波炸弹微波炸弹是通过把微波束转化为电磁能，毁伤对方电子设施和人员的一种新型定向能武器。该武器系统由超高功率发射机、微波辐射器、大型发射天线和其他辅助设备组成。其工作原理是：高功率微波经过天线聚集成一束很窄、很强的电磁波射向对方，依靠这束电磁波

2、产生的高温、电离、辐射等综合效应，在目标内部的电子线路中产生很高的电压和电流，击穿或烧毁其中敏感元器件，毁损电脑中存贮的数据，从而使对方的武器和指挥系统陷于瘫痪，丧失战斗力。在上次海湾战争中，美军就曾试用过微波武器，主要用来破坏伊拉克的指挥系统和供电网络。行将登台亮相的高功率微波炸弹，据悉是美国费时10年，耗资3亿美元重新改进的。至于它究竟有没有传媒说的那么神，人们还在拭目以待。电磁学发展简史HansChristianOersted(1777-1851)发现通电导线周围存在磁场。AndreAmpere(1775-

3、1836)发现两根带电导线之间有力的相互作用。JeanBaptisteBiot(1774-1862)andFelexSavart(1791-1841)建立计算两电流源之间作用力的方程。BenjaminFranklin(1706-1790)andJosephPriestly(1733-1804)提出静电学中的平方反比律的假设。Coulomb(in1785)用实验证明了两静电荷之间的作用力符合平方反比律。AlesandroVolta(1745-1827)研究不同金属之间的相互作用，发明了第一个电池(1800)。Karl

4、FriedrichGauss(1777-1855)发现了关于电荷的散度定理（即高斯定理）MichaelFaraday(1791-1867)在1831年发现时变磁场产生电场。JosephHerry有相同的发现。JamesClerkMaxwell(1831-1879)创立了电磁现象的数学模型（麦克斯韦方程组），称之为经典电动力学。“电磁学通论”（1873)。这两位分别在实践和理论上取得巨大突破，为现代电磁学的建立做出了杰出的贡献！HeinrichRudolphHertz(1857-1894)在1886年用实验证明了无线

5、电磁波中电与磁是相互联系的,在他关于电动力学的学术论文中他用电场强度代替所有的电位,用这种方法可以从Maxwell方程组中推倒出欧姆定律，基尔霍夫定律和库仑定律。GuglielmoMarconi(无线电之父）1901年完成从英国的Poldhu到加拿大的New-Foundland的跨越大西洋的无线电传播。电磁场理论大学物理（电磁学）高等数学电磁波理论电路理论电子技术高频电路通信原理计算机课程信号处理微波电路微波通信卫星通信移动通信光纤通信信号与系统电磁理论知识是专业知识大厦地基的主要组成部分电磁场电磁波的应用由于电磁

6、理论揭示了电磁现象的基本规律，因此其知识在电工、电子的各个领域都有广泛的应用。没有电磁理论的建立，人类就不可能进入电气、电子信息时代本专业的典型应用-----通信、广播载波的产生、辐射、传播、接收和传输天线和收发和传输设备的设计、射频信道的分析计算如：移动通信、卫星通信、微波中继通信、无线接入网无线局域网、蓝牙技术、光纤通信、电视广播等-----雷达探测与反探测技术各种雷达高性能天线和收发设备的设计、目标识别、成象隐身设计-----电磁兼容和抗干扰设计电子器件、电路和系统是相互之间干扰最小电磁场电磁波的应用（续）其

7、它应用举例：国防领域：电磁干扰与反干扰电磁炸弹和电磁炸弹防护医疗领域：微波治疗（治癌）食品：微波炉，保鲜，灭菌商业：射频识别IC卡交通：导航定位(GPS系统)……….本课程的特点1.使用数学知识多要用到偏微分、多重积分、矢量分析和场论等2.理论性强从实验出发，总结出规律（公式和方程）（数学推导多）根据规律，针对不同的情况，采取相应的求解方法解决不同的实际问题3.内容抽象涉及的大多数物理量是矢量场，不但是时间的函数，还是空间分布函数，概念抽象第1章矢量分析与场论本章内容：标量、矢量和场矢量的基本运算三种坐标系中的矢量

8、场梯度、散度、旋度亥姆霍兹定理格林定理与亥姆霍兹定理1.1矢量及其矢量场1.2矢量的运算本节内容：矢量的表示方法及其矢量运算1.什么是标量、矢量（向量)矢量的大小或模A单位矢量矢量几何表示：有向线段矢量数学表示：A，B2.矢量表示方法xzy矢量用坐标分量表示zAyx（1）矢量的加减法两矢量的加减在几何上是以这两矢量为邻边的平行四边形的对角线矢量的加减符合交换