電磁場與電磁波(1)電磁場與電磁波教案姚毅老師版

1、 緒 論一、關(guān)于通信（信號與信息傳送）通信的定義：發(fā)展歷史： 1、烽火臺 2、消息樹（簡單信號）3、傳統(tǒng)的信件傳送（復雜信息傳送）（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（4）讀信4、廣播5、電視節(jié)目制作發(fā)射接收（觀看）6、移動電話7、有線電話8、互聯(lián)網(wǎng)問 題現(xiàn)代通信系統(tǒng)用什么工具來傳送信號？現(xiàn)代通信系統(tǒng)用什么工具來傳送信號？二、二、課程的性質(zhì)和任務課程的性質(zhì)和任務 “電磁場理論電磁場理論”是講述電磁場激勵與電磁波傳播規(guī)律的課程，是講述電磁場激勵與電磁波傳播規(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)本科學生應具備知識結(jié)課程內(nèi)容是電子、電氣信息類專業(yè)本科學生應具備知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分構(gòu)的重要組成部分 電磁場理論與電磁波基本理論又是一些交叉學科的生長點和電磁場理論與電磁波基本理論又是一些交叉學科的生長點和新興邊緣學科發(fā)展的基礎(chǔ)新興邊緣學科發(fā)展的基礎(chǔ) 前修課程：前修課程：“高等數(shù)學高等數(shù)學” 、“工程數(shù)學工程數(shù)學”和和“大學物理大學物理”（電磁學）（電磁學） “電磁場與電磁波電磁場與電磁波”是學習是學習“微波技術(shù)與天線微波技術(shù)與天線”、“光通信光通信技術(shù)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、三、課程內(nèi)容和

3、教材體系課程內(nèi)容和教材體系 課程主要介紹經(jīng)典宏觀電磁運動規(guī)律課程主要介紹經(jīng)典宏觀電磁運動規(guī)律,即電磁場理論和電磁即電磁場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章靜電場與恒定電場章靜電場與恒定電場第第3章靜電場解法章靜電場解法 第第4章恒定磁場章恒定磁場第第5章時變電磁場章時變電磁場 第第6章正弦平面電磁波在無界空間中的傳播章正弦平面電磁波在無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章導章導行電磁波行電磁波(微波技術(shù)微波技術(shù)）第第9章章電磁波輻射（電磁波輻射（天線天線）前五章的內(nèi)容為電磁場理論部分，后四章為電磁波理論部分前五章的內(nèi)

4、容為電磁場理論部分，后四章為電磁波理論部分四、四、課程特點課程特點1 1、理論性強：電磁場理論或電磁場與電磁波是、理論性強：電磁場理論或電磁場與電磁波是在電磁學的基礎(chǔ)上在電磁學的基礎(chǔ)上, ,按按歸納法歸納法，從一系列實驗定，從一系列實驗定律開始，逐步將其一般化，歸納成有普遍意義律開始，逐步將其一般化，歸納成有普遍意義的麥克斯韋方程組，進一步討論時變電磁場與的麥克斯韋方程組，進一步討論時變電磁場與波的傳播。波的傳播。2 2、對數(shù)學工具要求高：所需的數(shù)學知識有高等、對數(shù)學工具要求高：所需的數(shù)學知識有高等數(shù)學和工程數(shù)學數(shù)學和工程數(shù)學3 3、物理概念多、物理概念多4 4、四維物理過程、四維物理過程五、

5、五、電磁場、電磁波與工程應用電磁場、電磁波與工程應用 進一步說明為什么要學習電磁場理論 從從庫倫測量電荷相互作用力，到庫倫測量電荷相互作用力，到 1831年，英國物理學家年，英國物理學家法法拉第拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象并提出發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象并提出電磁感應定律電磁感應定律，制造出了世界，制造出了世界上第一臺發(fā)電機、電動機；以后出現(xiàn)：摩爾電報、貝爾電話、上第一臺發(fā)電機、電動機；以后出現(xiàn)：摩爾電報、貝爾電話、電視、雷達、手機電視、雷達、手機. 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)，預言了電磁波預言了電磁波的存在的存在。這個預言于。這個預言于1888年被德國物理學

6、家年被德國物理學家赫茲赫茲的實驗結(jié)果所的實驗結(jié)果所證實，從而導致無線電通信的發(fā)明，展現(xiàn)了電磁場與電磁波應證實，從而導致無線電通信的發(fā)明，展現(xiàn)了電磁場與電磁波應用的廣闊前景。用的廣闊前景。電磁波的應用領(lǐng)域：通信、雷達、廣播、電視、導航、遙控遙電磁波的應用領(lǐng)域：通信、雷達、廣播、電視、導航、遙控遙測和電子對抗測和電子對抗 無線電通信系統(tǒng)無線電通信系統(tǒng)接收機接收天線饋線導行波導行波導行波導行波發(fā)射機發(fā)射天線饋線導行波導行波中、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型微波天線對數(shù)周期天線矩形波導圓波導平行雙線同軸線微帶線B2 隱形

7、轟炸機隱形轟炸機我國研制的隱形J-20重型殲擊機威力強大的電磁炮電磁炮彈穿過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理和性能，要掌握天線發(fā)射和接收電磁波的機理和性能，必須掌握電磁場與電磁波的基本理論和技術(shù)。必須掌握電磁場與電磁波的基本理論和技術(shù)。 要掌握電磁波傳輸?shù)臋C理和性能，了解構(gòu)成要掌握電磁波傳輸?shù)臋C理和性能，了解構(gòu)成導波系統(tǒng)的元件和器件的性能，就必須掌握電磁導波系統(tǒng)的元件和器件的性能，就必須掌握電磁場與電磁波的基本理論和技術(shù)。場與電磁波的基本理論和技術(shù)。 要了解在地面站和衛(wèi)星之間信號如何傳播，要了解在地面站和衛(wèi)星之間信號如何傳播，就必須掌握電磁場與電磁波的基本理論和技術(shù)。就必

8、須掌握電磁場與電磁波的基本理論和技術(shù)。 六、六、電磁場理論與電路理論之間的關(guān)系電磁場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：集總電路的特點： 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 學習電磁場與電磁波應注意的問題學習電磁場與電磁波應注意的問題 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 ，請認真閱讀課程實施大請

9、認真閱讀課程實施大綱，按照課程實施大綱要求進行學習（見學校精品課程網(wǎng)站）綱，按照課程實施大綱要求進行學習（見學校精品課程網(wǎng)站） 強調(diào)：強調(diào)： 1 1、熟練的數(shù)學工具：要及時補習不熟悉的數(shù)學內(nèi)容，習、熟練的數(shù)學工具：要及時補習不熟悉的數(shù)學內(nèi)容，習慣將數(shù)學作為語言和工具來使用慣將數(shù)學作為語言和工具來使用 2 2、必要的物理基礎(chǔ)：要有良好的電磁學基礎(chǔ)、必要的物理基礎(chǔ)：要有良好的電磁學基礎(chǔ) 3 3、課前預習：課前要求預習、課前預習：課前要求預習510510分鐘分鐘 4 4、課后對教材的閱讀和理解、課后對教材的閱讀和理解 5 5、認真、認真完成作業(yè)完成作業(yè) 6 6、考試嚴格考試嚴格 參參 考考 教教 材材1 1、電磁場與電磁波（美）、電磁場與電磁波（美）Bhag Singh Guru Bhag Singh Guru （英文版）（英文版） 機械工業(yè)出版社機械工業(yè)出版社 2 2、電磁場與電磁波、電磁場與電磁波 謝處方謝處方 高等教育出版社高等教育出版社3 3、電磁場理論、電磁場理論 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