電磁場(chǎng)理論第0章：前言課件

電磁場(chǎng)與電磁波

ElectromagneticField&ElectromagneticWave電磁場(chǎng)理論的主要研究領(lǐng)域

理論物理學(xué)的分支電磁

場(chǎng)理論的

主要

研究

領(lǐng)域

無線電技術(shù)理論基礎(chǔ)致力于電磁場(chǎng)的物理屬性、統(tǒng)一場(chǎng)理論、微觀量子電動(dòng)力學(xué)等的研究致力于電磁場(chǎng)與物質(zhì)的相互作用，新的信息傳輸系統(tǒng)、器件和信息處理與利用的新技術(shù)研究電氣工程學(xué)科的核心致力于電磁場(chǎng)能量的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存和應(yīng)用的研究

三大類應(yīng)用問題◆電磁場(chǎng)（或電磁波）作為能量的一種形式，是當(dāng)今世界最重要的能源，其研究領(lǐng)域涉及電磁能的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、變換、傳輸和綜合利用◆電磁波作為探測(cè)未知世界的一種重要手段，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡姶挪ㄅc目標(biāo)的相互作用特性、目標(biāo)探測(cè)及其特征的獲取雷達(dá)成像建模系統(tǒng)（RIMS）海雜波模擬測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)二、電磁場(chǎng)理論發(fā)展簡(jiǎn)史

1．電磁場(chǎng)理論的早期研究電、磁現(xiàn)象是大自然最重要的往來現(xiàn)象，也最早被科學(xué)家們關(guān)心和研究的物理現(xiàn)象，其中貢獻(xiàn)最大的有來頓、富蘭克林、伏打等科學(xué)家。19世紀(jì)以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個(gè)獨(dú)立的物理現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)電與磁的聯(lián)系。但是由于這些研究為電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。2．電磁場(chǎng)理論的建立18世紀(jì)末期，德國(guó)哲學(xué)家謝林認(rèn)為，宇宙是有活力的，而不是僵死的。他認(rèn)為電就是宇宙的活力，是宇宙的靈魂；電、磁、光、熱是相互聯(lián)系的。奧斯特是謝林的信徒，他從1807年開始研究電磁之間的關(guān)系。1820年，他發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針。

麥克斯韋深入研究并探討了電與磁之間發(fā)生作用的問題，發(fā)展了場(chǎng)的概念。在法拉第實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，引進(jìn)位移電流的概念，提出了一組描述電磁現(xiàn)象的規(guī)律偏微分方程，即麥克斯韋方程組，是經(jīng)典電磁學(xué)的基本方程。3．電磁場(chǎng)理論的應(yīng)用和發(fā)展

1887年，德國(guó)科學(xué)家赫茲用火花隙激勵(lì)一個(gè)環(huán)狀天線，用另一個(gè)帶隙的環(huán)狀天線接收，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于電磁波存在的預(yù)言，這一重要的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來無線電報(bào)的發(fā)明。從此開始了電磁場(chǎng)理論應(yīng)用與發(fā)展時(shí)代，成為當(dāng)代最活躍的學(xué)科領(lǐng)域無線電報(bào)

1895年，意大利馬可尼成功地進(jìn)行了2.5公里距離的無線電報(bào)傳送實(shí)驗(yàn)。1896年，波波夫進(jìn)行了約250米距離的類似試驗(yàn),1899年,無線電報(bào)跨越英吉利海峽的試驗(yàn)成功；1901年，跨越大西洋的3200公里距離的試驗(yàn)成功。開始了利用電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)臅r(shí)代。馬可尼以其在無線電報(bào)等領(lǐng)域的成就，獲得1909年的諾貝爾獎(jiǎng)。電視1884年，德國(guó)尼普科夫提出機(jī)械掃描電視的設(shè)想，1927年，英國(guó)貝爾德成功地用電話線路把圖像從倫敦傳至大西洋中的船上。茲沃霄金在1923年和1924年相繼發(fā)明了攝像管和顯像管。1931年，世界上第一個(gè)全電子電視系統(tǒng)出現(xiàn)。雷達(dá)（RadioDetectionandRanging）1922年，意大利科學(xué)家G·馬可尼發(fā)表了無線電波能檢測(cè)物體的論文，是雷達(dá)最早的基本概念。雷達(dá)作為一種探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備，產(chǎn)生于二次世界大戰(zhàn)。雷達(dá)的英文

RADAR是RadioDetectionAndRanging的縮寫，意為“無線電探測(cè)和測(cè)距”。1936年，英國(guó)的瓦特設(shè)計(jì)的警戒雷達(dá)最先投入了運(yùn)行。有效地警戒了來自德國(guó)的轟炸機(jī)。1938年，美國(guó)研制成第一部能指揮火炮射擊的火炮控制雷達(dá)。1940年，多腔磁控管的發(fā)明，微波雷達(dá)的研制成為可能。1944年，自動(dòng)跟蹤飛機(jī)的雷達(dá)研制成功，1945年，能消除背景干擾顯示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的顯示技術(shù)發(fā)明,使雷達(dá)更加完善。在整個(gè)第二次世界大戰(zhàn)期間,雷達(dá)成了電磁場(chǎng)理論最活躍的部分。衛(wèi)星定位技術(shù)（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem－GPS1957年衛(wèi)星發(fā)射成功后，以衛(wèi)星為基地對(duì)地球表面及近地空間目標(biāo)的定位和導(dǎo)航成為可能。1958年底，美國(guó)開始研究實(shí)施這一計(jì)劃，于1964年研究成功子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。1973年美國(guó)提出了由24顆衛(wèi)星組成的實(shí)用系統(tǒng)新方案，即GPS計(jì)劃，1990年最終的GPS方案是由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。三、電磁場(chǎng)理論的主要研究對(duì)象

電磁場(chǎng)的基本屬性及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律場(chǎng)與物質(zhì)的相互作用及信息的提取電磁場(chǎng)系統(tǒng)的計(jì)算方法，仿真技術(shù)工程技術(shù)應(yīng)用中的電磁場(chǎng)理論問題四、學(xué)習(xí)的目的、方法及其要求

掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律掌握宏觀電磁場(chǎng)問題的基本求解方法了解宏觀電磁場(chǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及其原理訓(xùn)練分析問題、歸納問題的科學(xué)方法培養(yǎng)用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題的能力縮減內(nèi)容、降