电磁场理论第八章_电磁辐射.
电磁场与电磁波教案
电磁场与电磁波教案第一章：电磁场的基本概念1.1 电荷与电场介绍电荷的性质和分类解释电场的概念和电场线电场的叠加原理1.2 磁场与磁力介绍磁铁和磁性的概念解释磁场的概念和磁场线磁场的叠加原理和磁力计算1.3 电磁感应介绍法拉第电磁感应定律解释电磁感应现象的应用第二章：电磁波的基本性质2.1 电磁波的产生与传播介绍麦克斯韦方程组解释电磁波的产生和传播过程电磁波的波动方程和相位2.2 电磁波的波动性质介绍电磁波的波长、频率和波速波动方程的解和电磁波的波动性质2.3 电磁波的能量与辐射解释电磁波的能量和辐射机制介绍电磁波的辐射压和光电效应第三章：电磁波的传播与应用3.1 电磁波在自由空间的传播自由空间中电磁波的传播方程电磁波的传播速度和天线原理3.2 电磁波在介质中的传播介绍电磁波在介质中的传播方程介质的折射率和反射、透射现象3.3 电磁波的应用介绍电磁波在通信、雷达和医学等领域的应用第四章：电磁波的辐射与接收4.1 电磁波的辐射介绍电磁波的辐射机制和天线理论电磁波的辐射强度和辐射功率4.2 电磁波的接收介绍电磁波接收原理和接收器设计调制和解调技术在电磁波接收中的应用4.3 电磁波的辐射与接收实验设计实验来观察和测量电磁波的辐射和接收现象第五章：电磁波的传播特性与调控5.1 电磁波的传播特性介绍电磁波的传播损耗和传播距离电磁波的多径传播和散射现象5.2 电磁波的调控技术介绍电磁波的调制技术和幅度、频率和相位的调控方法5.3 电磁波的传播调控应用介绍电磁波在无线通信和雷达系统中的应用和调控技术第六章：电磁波的波动方程与电磁波谱6.1 电磁波的波动方程推导电磁波在均匀介质中的波动方程讨论电磁波的横向和纵向波动特性6.2 电磁波谱介绍电磁波谱的分类和各频段的特征讨论电磁波谱中常见的波段，如射频、微波、红外、可见光、紫外、X射线和γ射线等6.3 电磁波谱的应用分析电磁波谱在不同领域的应用，如通信、医学、材料科学等第七章：电磁波的传播环境与传播效应7.1 电磁波的传播环境分析不同传播环境对电磁波传播的影响，如自由空间、大气层、陆地、海洋等讨论传播环境中的衰减、延迟和散射等效应7.2 电磁波的传播效应介绍电磁波的折射、反射、透射、绕射和干涉等传播效应分析这些效应在实际应用中的影响和应对措施7.3 电磁波的传播环境与效应应用探讨电磁波传播环境与效应在通信、雷达、遥感等领域的应用和解决方案第八章：电磁波的辐射与天线技术8.1 电磁波的辐射原理分析电磁波辐射的物理机制，如开放电极、偶极子、天线阵列等讨论电磁波辐射的方向性和极化特性8.2 天线的基本理论介绍天线的基本参数，如阻抗、辐射效率、增益等分析天线的设计方法和性能优化策略8.3 电磁波的辐射与天线技术应用探讨天线技术在无线通信、广播、雷达等领域的应用和实例第九章：电磁波的接收与信号处理9.1 电磁波的接收原理介绍电磁波接收的基本过程，如放大、滤波、解调等分析接收机的性能指标，如灵敏度、选择性、稳定性等9.2 信号处理技术介绍信号处理的基本方法，如采样、量化、编码、调制等讨论数字信号处理技术在电磁波接收中的应用9.3 电磁波的接收与信号处理应用探讨电磁波接收与信号处理技术在通信、雷达、遥感等领域的应用和实例第十章：电磁波的测量与实验技术10.1 电磁波的测量原理分析电磁波测量的基本方法，如直接测量、间接测量、网络分析等讨论测量仪器和设备的选择与使用10.2 实验技术介绍电磁波实验的基本步骤和方法，如实验设计、数据采集、结果分析等分析实验中可能遇到的问题和解决策略10.3 电磁波的测量与实验技术应用探讨电磁波测量与实验技术在科研、工程、教学等领域的应用和实例重点解析第一章：电磁场的基本概念重点：电荷与电场的性质，电场的概念和电场线，电场的叠加原理。
电磁辐射计算
电磁辐射计算1. 国家标准现有两个标准:国家环境保护局发布的国标“电磁辐射防护规定”(GB8702,88)及卫生部发布的国标“环境电磁波卫生标准”(GB9175,88)(1)“电磁辐射防护规定”:分职业照射及公众照射两种标准。
公众照射标准要求高于职业照射标准，换句话说，能满足公众照射标准要求，一定能满足职业照射标准的要求。
职业照射要求在一天24小时内，环境电磁辐射场的场量参数在任意6分钟内应满足表一要求。
公众照射要求在一天24小时内，环境电磁辐射场的场量参数在任意6分钟内应满足表一要求。
表一2频率f范围(MHz) 电场强度(V/m) 磁场强度(A/m) 功率密度(W/m)0.1—3 87 0.25 203—30 60/f 150/ 0.4/ ff30—3000 28 0.075 23000—15000 f/1500 0.5 0.0015 ff15000—30000 61 0.16 10表二2频率f范围(MHz) 电场强度(V/m) 磁场强度(A/m) 功率密度(W/m)0.1—3 40 0.1 403—30 12/f 67/ 0.17/ ff30—3000 12 0.032 0.43000—15000 f/7500 0.22/ 0.001 ff15000—30000 27 0.073 2(2)“环境电磁波卫生标准”:分一级标准及二级标准。
一级标准为安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均不会受到任何有害影响的区域;二级标准为中间区，指在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域。
环境电磁波容许辐射强度分级标准见表三。
表三2波长容许场强(V/m) 容许功率密度(μW/cm)一级(安全区) 二级(中间区) 一级(安全区) 二级(中间区)<10 <25 长、中、短波<5 <12 超短波<10 <40 微波混合按主要波段场强;若各波段场强分散，则按复合场强加权确定2假定基站使用的频段是900MHz，属微波频段。
电磁场与电磁波电子教案
电磁场与电磁波电子教案第一章：电磁场的基本概念1.1 电荷和电场介绍电荷的性质和分类解释电场的概念和电场线电场强度的定义和计算电场的叠加原理1.2 磁场和磁力介绍磁铁和磁性的概念解释磁场的概念和磁感线磁感应强度的定义和计算磁场的叠加原理1.3 电磁感应介绍法拉第电磁感应定律解释感应电动势和感应电流的产生电磁感应的实验现象和应用第二章：电磁波的基本性质2.1 电磁波的产生和传播介绍麦克斯韦方程组和电磁波的理论基础解释电磁波的产生和传播过程电磁波的波动方程和波长、频率、速度的关系2.2 电磁波的能量和动量介绍电磁波的能量密度和能量传递解释电磁波的动量和动量传递电磁波的辐射压和辐射阻力的概念2.3 电磁波的偏振和反射、折射介绍电磁波的偏振现象和偏振光的性质解释电磁波在介质中的反射和折射现象反射定律和折射定律的原理及应用第三章：电磁波的传播和辐射3.1 电磁波在自由空间中的传播介绍自由空间中电磁波的传播特性解释电磁波的辐射和天线原理电磁波的辐射强度和辐射功率的概念3.2 电磁波在介质中的传播介绍电磁波在介质中的传播规律解释介质的折射率和介电常数的概念电磁波在介质中的衰减和色散现象3.3 电磁波的辐射和天线原理介绍天线的分类和基本原理解释天线的辐射特性和发展电磁波的辐射模式和天线的设计方法第四章：电磁波的应用4.1 电磁波在通信技术中的应用介绍电磁波在无线通信中的应用解释无线电波的传播和传播损耗电磁波在移动通信和卫星通信中的应用4.2 电磁波在雷达技术中的应用介绍雷达技术的基本原理和组成解释雷达方程和雷达的探测距离电磁波在雷达系统和雷达导航中的应用4.3 电磁波在医疗技术中的应用介绍电磁波在医学影像诊断中的应用解释磁共振成像（MRI）的原理和应用电磁波在放射治疗和电磁热疗中的应用第五章：电磁波的防护和辐射安全5.1 电磁波的辐射和防护原理介绍电磁波的辐射对人体健康的影响解释电磁波的防护原理和防护措施电磁屏蔽和电磁兼容的概念5.2 电磁波的辐射标准和法规介绍国际和国内电磁波辐射的标准和法规解释电磁波辐射的限制和测量方法电磁波辐射管理的政策和监管措施5.3 电磁波的辐射安全和防护措施介绍电磁波辐射的安全距离和防护措施解释电磁波辐射的个人防护和公共场所的防护措施电磁波辐射的环保意识和公众宣传的重要性第六章：电磁波在电力系统中的应用6.1 电磁波在电力传输中的应用介绍高压输电线路中的电磁干扰问题解释输电线路的屏蔽和接地措施电磁波在特高压输电技术中的应用6.2 电磁波在电力系统监测与控制中的应用介绍电力系统中的电磁场监测和测量技术解释电磁波在电力系统状态监测和故障诊断中的应用电磁波在智能电网和分布式发电系统中的应用6.3 电磁波在电力设备中的影响及防护分析电磁波对电力设备的干扰和影响解释电磁兼容性设计在电力设备中的应用电磁波防护措施在电力设备中的实施方法第七章：电磁波在交通领域的应用7.1 电磁波在铁路交通中的应用介绍铁路信号系统和电磁波在信号传输中的应用解释铁路通信和列车无线通信系统中电磁波的应用电磁波在铁路自动控制系统中的应用7.2 电磁波在汽车交通中的应用介绍汽车电子设备和电磁波的应用解释车载通信系统和电磁波在车辆导航中的应用电磁波在智能交通系统中的应用7.3 电磁波在航空和航天领域的应用介绍电磁波在航空通信和导航中的应用解释电磁波在卫星通信和航天器通信中的应用电磁波在航空航天器中的其他应用，如雷达和遥感技术第八章：电磁波在工科领域的应用8.1 电磁波在电子工程中的应用介绍电磁波在无线电发射和接收中的应用解释电磁波在微波器件和天线技术中的应用电磁波在射频识别（RFID）技术中的应用8.2 电磁波在光电子学中的应用介绍电磁波在光纤通信中的应用解释电磁波在激光器和光电器件中的应用电磁波在光电探测和成像技术中的应用8.3 电磁波在生物医学领域的应用介绍电磁波在医学诊断和治疗中的应用解释电磁波在磁共振成像（MRI）和微波热疗中的应用电磁波在其他生物医学技术中的应用，如电疗和电磁屏蔽第九章：电磁波的环境影响和政策法规9.1 电磁波的环境影响分析电磁波对环境和生物的影响，如电磁辐射污染解释电磁波的环境监测和评估方法电磁波环境保护措施和可持续发展策略9.2 电磁波的政策法规介绍国际和国内关于电磁波辐射的政策法规解释电磁波辐射的标准和限制条件电磁波辐射管理的政策和监管措施9.3 电磁波的公众宣传和教育分析电磁波辐射的公众认知和误解解释电磁波辐射的安全性和健康影响电磁波辐射的公众宣传和教育方法第十章：电磁波的未来发展趋势10.1 新型电磁波技术和材料的研究介绍新型电磁波发射和接收技术的研究解释新型电磁波传输材料和超材料的研究进展电磁波技术在未来的应用前景10.2 电磁波在新型能源领域的应用介绍电磁波在太阳能和风能等新型能源领域的应用解释电磁波在智能电网和能源互联网中的应用电磁波在未来能源系统中的作用和挑战10.3 电磁波与物联网和大数据的结合分析电磁波在物联网通信中的应用解释电磁波在大数据传输和处理中的作用电磁波在未来物联网和大数据技术中的挑战和发展趋势重点和难点解析一、电磁场的基本概念：理解电荷、电场、磁场和磁力的基本性质，以及电磁感应的原理。
电磁场与电磁波
CH8 电磁场与电磁波本章主要内容1、掌握位移电流的定义及意义。
2、正确理解电场和磁场的互相激发。
3、知道平面电磁波的性质、表示方法。
引言19世纪以前，人们曾认为电和磁是互不相关联的两种东西。
自从发现了电流的磁效应，人们开始注意到电流（运动电荷）与磁场之间的相互关系，可是很长时间只能看到电流产生磁场，而不能做到磁场产生电流，更谈不上揭示电场与磁场之间的关系。
法拉第发现的电磁感应定律，不仅实现了磁生电，还进一步揭示了变化磁通与感应电动势的关系。
麦克斯韦在前人实践和理论的基础上，对整个电磁现象做了系统的研究，提出了感生电动势来源于变化磁场所产生的涡旋电场，指出了“变化磁场产生电场”的磁场与电场之间的联系。
在研究安培环路定律用于时变电流电路的矛盾之后，他又提出了位移电流的假说，不仅将安培环路定律推广到时变电路中，还进一步指出了“时变电场也产生磁场”的电场与磁场之间的联系。
在此基础上，麦克斯韦总结出将电磁场统为一体的一组方程式，即所称的麦克斯韦方程组，该方程组不仅可以描述时变的电磁场，而且覆盖了静态的电磁场。
麦克斯韦方程组表明，不仅电荷会产生电场，而且变化的磁场也会产生电场；不仅电流会产生磁场，而变化电场也同样会产生磁场。
由此麦克斯韦推断，一个电荷或电流的扰动就会形成在空间传播并相互激发的电场、磁场的波动即电磁波。
麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在（1865年）而且还计算出电磁波的传播速度等于光速。
由此，麦克斯韦将光和电磁波统一在一个理论框架下。
1888年赫芝首次用实验证实了电磁波的发生与存在。
以后的大量实验充分证明了麦克斯韦理论的正确性。
麦克斯韦（ＭＡＸＷＥＬＬ）方程是宏观电动力学的理论基础。
§1 位移电流１．位移电流麦克斯韦将安培环路定理运用于含电容的交变电路中(如图9-1)发现矛盾所在。
a 穿过S1、S2的稳恒电流相同b 穿过S1、S2的传导电流不同图9-1稳恒电流磁场的安培环路定理具有如下形式：⎰⎰=⋅=⋅S L I S d j d H （9-1）式中j 为传导电流密度，I 是穿过以闭合曲线L 为边线的任意曲面的传导电流强度（电流密度通量）。
电磁场理论知识点总结
电磁场理论知识点总结电磁场与电磁波总结第1章场论初步⼀、⽮量代数A ?B =AB cos θA B ?=AB e AB sin θA ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) A ? (B ?C ) = B (A ?C ) – C ?(A ?B ) ⼆、三种正交坐标系 1. 直⾓坐标系⽮量线元 x y z =++l e e e d x y z⽮量⾯元 =++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元 d V = dx dy dz单位⽮量的关系 ?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系⽮量线元 =++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l ⽮量⾯元 =+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元 dV = ρ d ρ d ? d z 单位⽮量的关系 ?=?? =e e e e e =e e e e zz z ρ??ρρ?3. 球坐标系⽮量线元 d l = e r d r + e θ r d θ + e ? r sin θ d ? ⽮量⾯元 d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元 dv = r 2sin θ d r d θ d ? 单位⽮量的关系 ?=??=e e e e e =e e e e r r r θ?θ??θcos sin 0sin cos 0 001x r y z z A A A A A A ??=-sin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin cos 0x r y z A A A A A A=--θ?θ?θ?θθ?θ?θ??sin 0cos cos 0sin 010r r z A A A A A A=-θ??θθθθ三、⽮量场的散度和旋度1. 通量与散度=??A S Sd Φ 0lim→?=??=??A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=??A l ?ld Γ maxnrot =lim→A l A e ?lS d S3. 计算公式=++A y x zA A A x y z11()=++A zA A A z ?ρρρρρ? 22111()(sin )sin sin =++A r A r A A r r r r ?θθθθθ?x y z ?=e e e A x y z x y z A A A=?e e e A z z z A A A ρ?ρρρ?ρ sin sin=?e e e A r r zr r r A r A r A ρθθθ?θ 4. ⽮量场的⾼斯定理与斯托克斯定理=A S A SVd dV ?=A l A S ?l四、标量场的梯度 1. ⽅向导数与梯度00()()lim→-?=??l P u M u M u llcos cos cos =++P uu u ulx y zαβγ cos ??=?e l u u θ grad = =+e e e +e n x y zu u u uu n x y z2. 计算公式=++???e e e xy zu u uu x y z1=++???e e e z u u u u z ρρρ? 11sin =++???e e e r u u u u r r r zθ?θθ五、⽆散场与⽆旋场1. ⽆散场 ()0=A =??F A2. ⽆旋场 ()0=u =?F u六、拉普拉斯运算算⼦ 1. 直⾓坐标系222222222222222222222222222222=++?=?+?+??=++?=++?=++A e e e x x y y z zy y y x x x z z z x y zu u u u A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z，，2. 圆柱坐标系22222222222222111212=++ =?--+?-++? ? ??????A e e e z z u u uu zA A A A A A A ?ρρρρρρρρρ?ρρ?ρρ?3. 球坐标系22222222111sin sin sin =++ ? ??????????u u uu r r r r r r θθθ?θ? ???+-??+?+???--??+?+???----=θθθ?θ?θθθθ?θθθθθθθ?θθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 2 22222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果⽮量场F 在⽆限区域中处处是单值的，且其导数连续有界，则当⽮量场的散度、旋度和边界条件（即⽮量场在有限区域V ’边界上的分布）给定后，该⽮量场F 唯⼀确定为()()()=-?+??F r r A r φ其中 1()()4''??'='-?F r r r r V dV φπ1()()4''??'='-?F r A r r r V dV π第2章电磁学基本规律⼀、麦克斯韦⽅程组 1. 静电场基本规律真空中⽅程： 0d ?=SE S ?qεd 0?=?lE l ? 0=E ρε 0??=E 场位关系：3''()(')'4'-=-?r r E r r r r V q dV ρπε =-?E φ 01()()d 4π''='-?r r |r r |V V ρφε介质中⽅程： d ?=?D S ?S qd 0?=?lE l ? ??=D ρ 0??=E极化：0=+D E P ε e 00(1)=+==D E E E r χεεεε极化电荷：==?P e PS n n P ρ =-??P P ρ 2. 恒定电场基本规律电荷守恒定律：0+=?J tρ传导电流： =J E σ与运流电流：ρ=J v恒定电场⽅程： d 0?=?J S ?Sd 0l=E l 0=J 0E =3. 恒定磁场基本规律真空中⽅程：0 d ?=?B l ?lI µd 0?=?SB S ? 0=B J µ 0=B场位关系：03()( )()d 4π ''?-'='-?J r r r B r r r VV µ =??B A 0 ()()d 4π'''='-?J r A r r r V V µ 介质中⽅程：d ?=?H l ?l Id 0?=?SB S ? ??=H J 0??=B磁化：0=-BH M µ m 00(1)=+B H =H =H r χµµµµ 磁化电流：m =??J M ms n =?J M e4. 电磁感应定律d d ?=-SE l B S ?lddt =-BE t5. 全电流定律和位移电流全电流定律：d ()d ??=+D H l J S ?lSt =+DH J t位移电流： d =DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0=+?=-??==D H J S B E S D S B Sl S l S SV S l t l t V d ρ 0=+???=-?==?D H J B E D B t t ρ ()() ()()0=+???=-?==?E H E H E E H t t εσµερµ ⼆、电与磁的对偶性e m e m e m e e m m e e m mm e 00=-??==+??=--?=?=?????=?=??B D E H D B H J E J D B D B t t &t t ρρ m e e m ??=--?=+==B E J D H J D B tt ρρ三、边界条件 1. ⼀般形式12121212()0()()()0-=-=-=-=e E E e H H J e D D e B B n n S n Sn ρ2. 理想导体界⾯和理想介质界⾯111100?=??===e E e H J e D e B n n Sn S n ρ 12121212()0()0()0()0-=-=-=-=e E E e H H e D D e B B n n n n 第3章静态场分析⼀、静电场分析1. 位函数⽅程与边界条件位函数⽅程： 220?=-电位的边界条件：121212=??-=-?s nn φφφφεερ 111=??=-?s const nφφερ（媒质2为导体） 2. 电容定义：=qC φ两导体间的电容：=C q /U任意双导体系统电容求解⽅法：2211===D SE S E lE l蜒SS d d q C U d d ε3. 静电场的能量N 个导体： 112==∑ne i i i W q φ连续分布： 12=?e V W dV φρ电场能量密度：12D E ω=?e⼆、恒定电场分析1. 位函数微分⽅程与边界条件位函数微分⽅程：20?=φ边界条件：121212=??=?nn φφφφεε 12()0?-=e J J n 1212[]0?-=J J e n σσ 2. 欧姆定律与焦⽿定律欧姆定律的微分形式： =J E σ焦⽿定律的微分形式： =??E J V3. 任意电阻的计算2211d d 1??====E l E l J SE SSSUR G Id d σ（L R =σS ）4. 静电⽐拟法：C —— G ，ε —— σ2211===D SE S E lE l蜒SS d d q C U d d ε 2211d d d ??===J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析1. 位函数微分⽅程与边界条件⽮量位：2?=-A J µ 12121211A A e A A J n s µµ()=?-=标量位：20m φ?= 211221??==??m m m m n nφφφφµµ 2. 电感定义：d d ??===??B S A l ?SlL IIIψ=+i L L L3. 恒定磁场的能量 N 个线圈：112==∑Nm j j j W I ψ连续分布：m 1d 2A J =??V W V 磁场能量密度：m 12H B ω=? 第4章静电场边值问题的解⼀、边值问题的类型●狄利克利问题：给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ●纽曼问题：给定待求位函数在边界上的法向导数值()?=?f s nφ●混合问题：给定边界上的位函数及其向导数的线性组合：2112()()?==?f s f s nφφ●⾃然边界：lim r r φ→∞=有限值⼆、唯⼀性定理静电场的惟⼀性定理：在给定边界条件（边界上的电位或边界上的法向导数或导体表⾯电荷分布）下，空间静电场被唯⼀确定。
高等电磁理论-基本电磁理论
卫星导航系统
卫星导航原理
卫星导航系统通过接收来自卫星的信号来确定接收设备的 位置。高等电磁理论在卫星导航原理、信号处理和误差修 正等方面具有重要应用。
导航精度提升
为了提高卫星导航的定位精度和稳定性，需要进行深入研 究和系统优化。高等电磁理论为导航精度提升提供了重要 的理论支撑和实践指导。
多系统兼容与互操作
天线辐射原理
01
02
03
偶极子天线
是最简单的天线结构，由 两个相反的电荷或电流源 组成，能够向空间辐射电 磁波。
磁偶极子天线
由长直导线绕成线圈构成， 其辐射场呈现环状结构。
电偶极子天线
由两个相距很近的等量异 号点电荷组成，其辐射场 呈现向外的发散状。
电磁散射原理
散射系数
散射相移
描述散射场强度的物理量，与散射体 的形状、大小、介电常数等有关。
电磁场具有物质性，可以与物质 相互作用，产生力的作用和能量
的传递。
电磁场具有波动性，其传播方式 为电磁波，包括无线电波、可见 光、不可见光（紫外线和红外线）
等。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是描述电磁场运动和变化的数学 模型，由四个基本方程构成。
方程组揭示了电场和磁场之间的相互关系，以及 它们与电荷和电流密度的关系。
麦克斯韦方程组是经典电磁理论的基石，是研究 电磁波传播、辐射和吸收等问题的基本工具。
电磁波的传播特性
电磁波在空间中传播时，会受 到介质的影响，其传播速度、 波长和频率会发生变化。
电磁波的传播方向与电场和磁 场的振动方向相互垂直，符合 横波的特征。
电磁波的传播速度与介质的性 质有关，不同的介质对不同频 率的电磁波有不同的折射率和 吸收系数。
电磁波的辐射与散射
天线的损耗电阻R1
2P R1 21 Im
用电阻表示的天线的效率
R 1 A R R1 1 R1 R
要提高天线效率，应尽可能提高R ，降低R1
极化特性 •极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变 化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线 极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平 极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。 输入阻抗与频带宽度 天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最 大功率。 当天线工作频率偏离设计频率时，天线与传输线的匹配变坏， 致使传输线上电压驻波比增大，天线效率降低。因此在实际 应用中，还引入电压驻波比参数，并且驻波比不能大于某一 规定值。 •天线的有关电参数不超出规定的范围时对应的频率，范围称 为频带宽度，简称为天线的带宽。
8.2.5 辐射功率和辐射电阻 辐射功率 Radiation Power
电流元所辐射的总功率可由其平均功率流密度在包围电流元的球 面上的面积分来得出。 其平均功率密度为
S
av
1 | E | 0 Il 1 * ˆ ˆ Re E H r r sin 2 0 2 2 r 2
b
天线增益G（Gain）与方向性GD
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度，它是 被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与被研究天线具有同等 输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比
单位立体角最大辐射功率 G 馈入天线总功率 4
天线方向性GD与天线增益但与天线增益定义略有不同
定量地描述主叶的宽窄程度 功率降为为主射方向上功率的1/2时，两个方向之间的夹角 以20.5表示,2 0.5 为两个零射方向之间的夹角称为零功率宽 度，以20表示。 电流元的半功率宽度:
电场与磁场的电磁辐射
电场与磁场的电磁辐射电磁辐射是一个广泛存在于自然界和人类生活中的现象。
电磁波的发射和接收是基于电场和磁场的相互作用，这两者紧密联系，共同构成了电磁辐射的基础。
电场是一种电荷周围所产生的力场，它以电荷为源，在空间中形成一个以其为中心的力场。
而磁场，则是电流所激发的，周围具有磁性和永久磁性物质也存在磁场。
而两者都是通过场源相互作用而产生的。
电磁辐射是电场和磁场相互作用所导致的能量传递现象。
在物质中，由于电子的振动、加速和减速，会产生电磁辐射。
这种辐射的频率越高，波长越短，能量越大。
电磁辐射可以分为非电离辐射和电离辐射两种。
前者是指能量相对较低的辐射，可以穿过物质并不对其产生明显的影响，如广播、电视、手机等电磁波；而后者则是指能量较高的辐射，可影响到物质的结构和功能，如X射线、γ射线等。
电磁波是电磁辐射的一种表现形式，也是由电场和磁场共同构成的。
电磁波在空间中传播而不需要介质，可以通过真空，这是它与其他波动现象的显著不同之处。
电磁波的传播速度为光速，它是自然界的极限速度，具有非常重要的意义。
当电磁波在空间中传播时，电场和磁场也会随之波动，相互作用并遵循一定的规律。
电磁辐射对人类生活产生了广泛的影响。
无线通信技术的发展，使得手机、电视等设备成为人们日常生活中不可或缺的工具。
这些设备产生的电磁波通过空气传播到接收设备，实现信息的传递和接收。
然而，长时间接触电磁辐射对人体健康也会产生潜在风险。
电磁波的能量足够高时，会对细胞内的分子和基因产生直接的影响，引起生物化学反应的改变。
因此，科学家对于电磁辐射的研究也一直在进行。
除此之外，电磁波还被广泛应用于医学检测和治疗。
医学成像技术中的X射线、CT扫描等都是基于电磁辐射原理的，它们能够帮助医生观察内部结构、诊断疾病。
放射治疗作为一种常见的癌症治疗方法，也离不开电磁辐射的应用。
为了保护人类健康和环境，对电磁辐射的监测和控制也是重要的。
相关的国家和组织都有相关的法规和标准，对电磁辐射的限制进行督促和管理。
电磁场与电磁波复习重点
梯度: 高斯定理:A d S ，电磁场与电磁波知识点要求第一章矢量分析和场论基础1理解标量场与矢量场的概念；场是描述物理量在空间区域的分布和变化规律的函数。
2、理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度的概念，熟练掌握散度、旋度和梯度的计算公 式和方法(限直角坐标系)。
:u；u；u e xe ye z ，-X；y: z物理意义：梯度的方向是标量u 随空间坐标变化最快的方向;梯度的大小：表示标量 u 的空间变化率的最大值。
散度：单位空间体积中的的通量源，有时也简称为源通量密度,旋度：其数值为某点的环流量面密度的最大值， 其方向为取得环量密度最大值时面积元的法 线方向。
斯托克斯定理：■ ■(S?AdS|L )A d l数学恒等式：' Cu )=o ,「c A )=o3、理解亥姆霍兹定理的重要意义：a时，n =3600/ a , n为整数，则需镜像电荷XY平面, r r r.S(—x,y ,z)-q ■严S(-x , -y ,z)S(x F q R 1qS(x；-y ,z )P(x,y,z)若矢量场A在无限空间中处处单值，且其导数连续有界，源分布在有限区域中，则矢量场由其散度和旋度唯一地确定，并且矢量场A可表示为一个标量函数的梯度和一个矢量函数的旋度之和。
A八F u第二、三、四章电磁场基本理论Q1、理解静电场与电位的关系，u= .E d l，E(r)=-V u(r)P2、理解静电场的通量和散度的意义，「s D d S「V "v dV \ D=，VE d l 二0 ' ' E= 0静电场是有散无旋场，电荷分布是静电场的散度源。
3、理解静电场边值问题的唯一性定理，能用平面镜像法解简单问题;唯一性定理表明：对任意的静电场，当电荷分布和求解区域边界上的边界条件确定时，空间区域的场分布就唯一地确定的镜像法：利用唯一性定理解静电场的间接方法。
关键在于在求解区域之外寻找虚拟电荷，使求解区域内的实际电荷与虚拟电荷共同产生的场满足实际边界上复杂的电荷分布或电位边界条件，又能满足求解区域内的微分方程。
电磁场理论与微波技术 第8章 微波传输线
所以 ▽× = -jωμH
③
4．全电流定律▽×H = Jc + ∂D/∂t ，现无传导电流，Jc = 0 ， 以及D = εE ，E正比于ejωt ，
所以 ▽×H = jωεE
④
第8章 微波传输线
Maxwell方程组变成：
▽•E = 0
①
▽•B = 0
②
▽×E = -jωμH ③
▽×H = jωεE ④
第8章 微波传输线 图 8―1―1
第8章 微波传输线
在微波的低频段，可以用平行双线来传输微波能量和信号；而 当频率提高到其波长和两根导线间的距离可以相比时，电磁能量会 通过导线向空间辐射出去，损耗随之增加，频率愈高，损耗愈大， 因此在微波的高频段，平行双线不能用来作为传输线。
为了避免辐射损耗，可以将传输线做成封闭形式，像同轴线 那样电磁能量被限制在内外导体之间，从而消除了辐射损耗。因 此，同轴线传输线所传输的电磁波频率范围可以提高，是目前常 用的微波传输线。但随频率的继续提高，同轴线的横截面尺寸必 须相应减小，才能保证它只传输TEM模，这样会导致同轴线的导 体损耗增加，尤其内导体引起损耗更大，传输功率容量降低。因 此同轴线又不能传输更高频率的电磁波，一般只适用于厘米波 段。
= ω2 με
（即以后的波数k = 2π/λε：k = ω√με，2πf / v = 2π/λε，v=λεf）
左边 = 右边：
即：▽2 E + k2 E = 0
其中k2
2．同样对▽×H式两边再取▽×：得 ：▽2 H + k2 H = 0
第8章 微波传输线
（三）直角坐标系下的场量：
E = ax Ex + ay Ey + az Ez H = ax Hx + ay Hy + az Hz ▽2 E = ax▽2Ex + ay▽2Ey + az▽2Ez ▽2 H = ax▽2Hx + ay▽2Hy + az▽2Hz
电磁辐射基础知识
分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源 之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；
电场和磁场之间存在90°相位差，由它们构成的波印亭矢
量为零
另一小部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向
外发射，称为辐射场。
电场和磁场同相位，两者的振幅比为波阻抗120π
概念关系
电磁场=感应场+辐射场 电磁波=辐射场
周期为T的非正弦波可分解成（看作）一系列正弦波的
叠加，这些正弦波中频率最低的称为基波，其频率 f0=1/T，其余正弦波称为谐波，频率为nf0，n=2,3,4……， n称为谐波次数。周期性的非正弦波频谱是离散的。一 般基波频谱强度最大，谐波次数越高，频谱强度越小。 为了简化设备，降低成本，工科医设备的电磁振荡源的 频谱质量很差，除了振荡频率（周期）的变化之外，振 荡波形也有畸变，偏离正弦波形，造成谐波干扰。这类 干扰源中常见的典型设备是塑料热合机。其基波频率虽 然远离广播电视的接收频率，但是其谐波频率可能落入 广播电视的接收频率范围，干扰电视的图像与声音。
由惠更斯—菲涅耳原理，包括电磁波在内的一切波有干
涉、绕射、镜面反射、漫反射(散射)、透射等特性。 当辐射源与测量点之间有障碍物时，电磁波可通过绕射 方式从辐射源到达监测点，但强度能量有很大的损失。 同一波源发出的波可以通过不同路径传播到达测量点， 这些不同传播路径的波在相位上是相关的，但这些波在 测量点的相位一般不同，由此产生相消干涉或相加干涉。 同相相加，反相相消。干涉的结果使得电磁波能量的空 间分布发生变化，因此出现在测量中可能距离辐射源相 同的点位但测量值却相差较大，但对电磁波的总能量来 说是不变的。
一、电磁场与电磁波
电磁波的性质 电磁波的干涉、绕射、反射、透射(续)
电磁辐射照射的场强单位及其换算
电磁辐射照射的场强单位及其换算一、电磁干扰场强的基本单位高频、微波电磁干扰场强有三种基本单位：电场强度V/m、磁场强度A/m和功率通量密度W/m2。
在测量电场时，若仪器的表头刻度用的是电场强度单位时，则用V/m单位表示之。
所测干扰场强小于1V/m时，可用m V /m、µV/m单位。
当使用环天线、框天线或磁性天线等来测量磁场，且仪器的表头刻度按磁场强度单位A/m刻度时，则可用A/m、 mA /m、µA/m单位表示之。
当电磁场频率高至微波段时，由于对电场、磁场的单独测量在技术上有一定困难；或者功率密度测量比电场、磁场测量要方便，所以可采用功率通量密度测量。
功率通量密度的单位为W/ m2。
国外生产的全向宽带场强仪、辐射危险计，因其工频率范围极宽，从260KHZ~26GHZ、，故测试电路中实现|E|2、|H|2较为方便。
因此，大多采用功率通量密度测量，并以mW /Cm2为表头刻单位。
强场仪测得的功率通量密度是Poyn-ting向量模的时间平均值，亦代表电磁场的强度。
它的单位W/m2和电场强度单位V /m、磁场强度单位A/m同为电磁干扰场强的基本单位。
它们的地位是等同的。
一、电磁干扰场强单位间的相互换算在一般情况下，V/m、A/m和mW /Cm之间不能相互换算。
只有在被测场为平面波情况下，三者间才能相互换算。
否则，只能“等效换算”。
何谓平面波？凡远离发射天线，在自由空间中传播的电磁波，皆为平面波。
根据电磁场理论，在平面波情况下，S=ZoH2=E2/Zo在自由空间中，Z=120π≈376.7Ω，代入上式后可得：E单位为V/m2，S单位为mW /C m2。
值得指出的是：通常A、B波段（10Khz~30MHZ）的干扰场强测量仪（例如德R/S公司的ESH3、日本Anritu公司的ML428B）使用环形天线进行测量。
虽然环形天线只对磁场分量起作用，但在自由空间中，由于E=Z0H（称等效电场分量），故表头可用等效电场分量刻度。
电磁场与电磁波期末复习考试要点
第一章矢量分析①A A Ae =②cos A B A Bθ⋅=⋅③A 在B 上的分量B AB A B A COS BA θ⋅==④e xyz x y z xyzA B e e A A AB B B⨯=⑤A B A B⨯=-⨯ ,()A B C A B A C⨯+=⨯+⨯ ,()()()A B C B C A C A B ⋅⨯=⋅⨯=⋅⨯(标量三重积)，()()()A B C B A C C A B ⨯⨯=⋅-⋅⑥ 标量函数的梯度xy z u u u ux y ze e e ∂∂∂∇=++∂∂∂⑦ 求矢量的散度=y x z A xyzA A A ∂∂∂∇⋅++∂∂∂散度定理：矢量场的散度在体积V 上的体积分等于在矢量场在限定该体积的闭合曲面S 上的面积分，即VSFdV F d S ∇⋅=⋅⎰⎰，散度定理是矢量场中的体积分与闭合曲面积分之间的一个变换关系。
⑧ 给定一矢量函数和两个点，求沿某一曲线积分E dl ⋅⎰，x y CCE dl E dx E dy ⋅=+⎰⎰积分与路径无关就是保守场。
⑨ 如何判断一个矢量是否可以由一个标量函数的梯度表示或者由一个矢量函数的旋度表示？如果0A ∇⋅= 0A ∇⨯=，则既可以由一个标量函数的梯度表示，也可以由一个矢量函数的旋度表示；如果0A ∇⋅≠，则该矢量可以由一个标量函数的梯度表示；如果0A ∇⨯≠，则该矢量可以由一个矢量函数的旋度表示。
矢量的源分布为A ∇⋅ A ∇⨯.⑩ 证明()0u ∇⨯∇=和()0A ∇⋅∇⨯=证明：解 （1）对于任意闭合曲线C 为边界的任意曲面S ，由斯托克斯定理有()d d dSCCuu u l l ∂∇⨯∇=∇==∂⎰⎰⎰S l 由于曲面S 是任意的，故有()0u ∇⨯∇=（2）对于任意闭合曲面S 为边界的体积τ，由散度定理有12()d ()d ()d ()d SS S ττ∇∇⨯=∇⨯=∇⨯+∇⨯⎰⎰⎰⎰A A S A S A S 其中1S 和2S 如题1.27图所示。
长安大学地球物理学原理-第8章 地球的电磁场
H
B
Z
z
(指向地 心)
地磁要素间的关系与地磁三要素
地磁要素之间有如下关系：
BT X Y Z H X 2 Y 2 , Y H sin D, Z HtgI
2 2 2
★地磁七个要素中只要知道其中三个独立的要素， 其余四个就可以计算，故称三个独立的要素为地磁 三要素。 ★在地磁三要素中，磁偏角D是必须测量的，其它 两个要素可根据实际情况任意选测。
地磁要素
通常用直角坐标系来描述 ，即XOY平面与地面相切 ，原点在观测点地面， z 轴指向地心， x 轴指向地 理北，y轴指向东。 B——地磁总场 H——地磁水平分量 Z——地磁垂直分量 X——地磁北向分量 Y——地磁东向分量 I——地磁倾角 D——地磁偏角
X D O I Y y (E)
(N) x
地磁图
地磁图：某地磁要素在地图上（同一时刻）的等值 线图。
由于地磁要素随时间变化，一个地区的地磁测量时常 不是短时期能完成的，在制作等值图时，必须将不同时 间的观测值，按照地磁场随时间的变化规律归算到同一 指定时间。 由于观测点分布不均匀，通常采用高斯球谐分析的方 法，得出高斯系数后，按一定公式算出磁场分布，然后 绘出各种等值图。
地磁学(观测)发展简史
公元前770～221年春秋战国时期，人类发现
磁石及其相互吸引的现象。属于一般物理学的范 畴，但为地磁学研究奠定了基础。 从有确切的文字记录算起，地磁学的发展大 致经历了四个阶段：
1. 初期地磁学 公元前250年～公元1600年，以中国发明指 南针为标志。
指南车的复原模型：一种用来辨认方向的仪器。车上有一小人， 其手指的方向即为南方，传说司南、罗盘都是根据它而发明。
2.偶极子模式：是用若干个偶极子表示地磁场分
第八章电磁辐射及原理分析
Az
Il
4 πr
e jkr
为了讨论天线的电磁辐射特性，使用球坐标系较为方便。那么，上 述矢量位 来自 在球坐标系中的各分量为z
Az
, -A Ar
A
r
Il
x
Ar Az cos A Az sin
A 0
再利用关系式 H 1 A，求得磁场强度
各个分量为
y
H
k 2I l sin 4π
j kr
电磁场与电磁波
H
jI
l sin 2r
e jkr
E
j ZI l sin 2r
e jkr
（（（34））5）由远 远电于区区场电场场及流强强磁元振振场沿幅幅的Z与不轴方距仅放向离与置与距r，时离一间具有次无有关方轴 关，成。对而反可称且比见特与，，点观场电，察强流场点随元强所距的与处离辐方的增射位方加场角位不具也断无有有衰关线关减，极，。方化
的变化轨迹为两个圆，如左上图示。
z
由于与 无关，在 π的平面内，以
2
为变量的函数的轨迹为一个圆，如左下图
y y
示。
z
电流元 r
H
E
H
将左上图围绕 z 轴 旋转一周，即构成三 维空间方向图。
x
E
x
y
电磁场与电磁波
下图以极坐标绘出了典型的雷达天线的方向图。方向图中辐射最强
的方向称为主射方向，辐射为零的方向称为零射方向。具有主射方向的
可见近区场中没有能量的单向流动，近区场的能量完全被束缚在源的周
围，因此近区场又称为束缚场。
电磁场与电磁波
远区场。因 r ， kr 2π r ，1 则上式中的高次项可以忽略，结
果只剩下两个分量 H和 E， 得
电磁辐射名词解释
电磁辐射名词解释电磁辐射包括自然界和人造的天然的和人工的电磁场，但主要是指人工产生的电磁场。
电磁波是指电场和磁场的辐射，其传播方向垂直于电场和磁场的方向，频率从低到高按指数规律增加，称为无线电波，简称无线电波，又叫电磁波，无线电波的频率范围很宽。
人类在认识无线电波的发现、利用、接受和传播等规律的过程中，建立了各种电磁场理论，如麦克斯韦方程组、法拉第电磁感应定律、爱因斯坦场方程、麦克斯韦方程组等。
在各种电磁场理论指导下，建立了各种电磁场工程技术。
在天体物理学中，以天体为对象所研究的太阳风和宇宙线也具有类似特点。
天线发射(或接收)的电磁能量对通信系统有影响。
天线与馈源，馈源与天线之间都会发生耦合作用，并有反馈作用。
由于地球表面上存在着各种不同性质的地磁场，天线都会受到地磁场的影响。
另外，电气化铁道沿线、雷达站、高压输电线附近、短波和超短波发射塔附近、微波和激光发射站附近、卫星地面站附近等等，电磁辐射强度都比较大。
高频电磁场(30～300ghz)可产生电磁辐射，电子设备装置中，许多电子元件周围就形成电磁场。
在各种电磁场理论指导下，建立了各种电磁场工程技术。
通信中采用天线时必须考虑其电磁效应。
由此引起的驻波问题在通信技术上经常出现。
天线结构及所用材料，需要承受的机械应力、热应力，要求整个天线处于最佳振动状态，使天线的输入阻抗最小，最大限度地吸收电磁波能量，同时还要满足电磁场的泄漏要求。
天线馈源系统的效率一般随着工作频率的增加而增加，同时馈电网络损耗也随之增加。
当工作频率超过100kHz时，就会出现工作波瓣宽度急剧增加的现象，这将给电波的传输带来严重影响，为了改善工作频段的选择性，通常都采用低旁瓣的天线。
在射频天线中，对工作频率进行倍频、分频、多频，甚至在2个频段之间进行调制，是提高天线性能的有效手段。
电磁波(radiofrequency。
通常用符号G表示。
是指凡是人们不能直接看见的以电磁波的形式传播的能量。
电磁辐射基础知识
电磁辐射基础知识电磁的基本概念电磁场(electromagnetic field)是物质的⼀种形式。
为了说明电磁的基本概念，现对⼀些常⽤名词、术语等做⼀简略介绍[1]。
⼀、交流电1．交流电(alternating current)交流电是交替地即周期性地改变流动⽅向和数值的电流。
如果我们将电源的两个极，即正极与负极迅速⽽有规律地变换位置，那么电⼦就会随着这种变换的节奏⽽改变⾃⼰的流动⽅向。
开始时电⼦向⼀个⽅向流动，以后⼜改向与开始流动⽅向相反的⽅向流动，如此交替地依次重复进⾏，这种电流就是交流电。
在交流电中，电⼦在导线内不断地振动，从电⼦开始向⼀个⽅向运动起，然后⼜回到原点的平⾏位置时，这⼀运动过程，称为电流的⼀次完全振动，发⽣⼀次完全振动所需要的时间称为⼀个周期。
半个振动所需要的时间，称为⼆分之⼀周期或半周期。
2．频率(frequency)频率是电流在导体内每秒钟所振动的次数。
交流电频率的单位为赫(Hz)。
例如我国的民⽤电频率为50Hz，意思是说民⽤电这种交流电，在⼀秒钟内振动50次。
美国等⼀些国家为60Hz。
⼆、电场与磁场所有的物体都是由⼤量的和分⽴的微⼩粒⼦所组成，这些粒⼦有的带正电，有的带负电，也有的不带电。
所有的粒⼦都在不断地运动，并被它们以⼀定的速度传播的电磁场所包围着，所以带电粒⼦及其电磁场，不是别的，⽽是物质的⼀种特殊形态。
1．电场(electric field)我们知道，物体相互作⽤的⼒⼀般分为两⼤类，⼀类是物体的．直接接触发⽣的⼒，叫接触⼒，例如碰撞⼒、摩擦⼒等均属于这⼀类。
另⼀类是不需要接触就可以发⽣的⼒，称为场⼒，例如电场⼒、磁场⼒、重⼒等。
电荷的周围存在着⼀种特殊的物质叫做电场。
两个电荷之间的相互作⽤并不是电荷之间的直接作⽤，⽽是⼀个电荷的电场对另⼀个电荷所发⽣的作⽤，也就是说在电荷周围的空间⾥，总是有电场⼒在作⽤着。
因此，我们将有电场⼒作⽤存在的空间称为电场。
电场是物质的⼀种特殊形态。
电磁场理论研究电磁场中各物理量之间的关系及其空间分布和时间
麦克斯韦预言的电磁辐射，在1887年由H.R.赫兹的实验所证实。
电磁波可以不凭借导体的联系，在空间传播信息和能量。
这就为无线电技术的广泛应用创造了条件。
电磁场理论给出了场的分布及变化规律，若已知电场中介质的性质,再运用适当的数学手段,即可对电工设备的结构设计、材料选择、能量转换、运行特性等，进行分析计算，因而极大地促进电工技术的进步。
电磁场理论所涉及的内容都属于大量带电粒子共同作用下的统计平均结果，不涉及物质构造的不均匀性及能量变化的不连续性。
它属于宏观的理论，或称为经典的理论。
涉及个别粒子的性质、行为的理论则属于微观的理论，不能仅仅依赖电磁场理论去分析微观起因的电磁现象，例如有关介质的电磁性质、激光、超导问题等。
这并不否定在宏观意义上电磁场理论的正确性。
电磁场理论不仅是物理学的重要组成部分，也是电工技术的理论基础。
更多相关麦克斯韦是继法拉第之后，又一位集电磁学大成于一身的伟大科学家。
他全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。
他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。
顾名思义，麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程。
方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程。
在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。
该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。
麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。
麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。
这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组在电磁学中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。