电磁场理论及其应用(朱卓娅)第五章导行电磁波

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电磁学(地物)课件第五章-1

运动.
一、基本磁现象
1、.早期阶段（磁铁磁铁）
天然磁铁（Fe3O4吸铁石）能吸引铁、镍、钴等物质。条形磁铁的两端称作磁极，中部称作中性区，将条形磁铁的中心支撑或悬挂起来使它能够在水平面内运动，则两极总是指向南北方向分别称作S极和N极。
条形磁铁与地球磁场之间以及条形磁铁之间的相互作用说明同号磁极相互排斥，异号磁极相互吸引。
1. 安培定律
通过对各种载流回路间相互作用力的分析与概括，得出载流回路上的任一电流元对另一载流回路任一电流元的作用力可表示为：
dF12
I 2dl2
I1dl1 r122
rˆ12
rˆ12
：比例系数
：是电流元I1dl1 到受力电流元 I 2dl2方向的单位矢量
I1
I2
I1d l1
r12
看成I2d试l2探电流元，而本是d某l1闭合回路的一部L分1 ，整个回
路对试探L1电流元
的作I2d用l2力应是F12 对dF12的 dl1
积分.
F12
0 4
0 4
I2dl2 I1dl1 rˆ12
L1
I 2dl2
L1
r122 I1dl1
r122
rˆ12
仿照电场情况，将上式拆成两部分
进一步发现一个载流螺线管的行为很像一根磁棒，由此我们可以用右手定则来判断载流线圈的极性。
3.电流磁场电流
类似于静止电荷之间的相互作用力是通过电场来传递的,上述的各种相互作用都是通过磁场来传递的。
1822年安培提出了一个假说：组成磁铁的最小单元(磁分子)就是环形电流，这些分子环流定向地排列起来在宏观上就会显示出N、S极来----安培的分子电流假说。

电磁波及其应用课件

答案：BD
电场与磁场的关系均匀变化的电场（磁场）产生恒定的磁场（电场），不均匀变化的电场（磁场）产生变化的磁场（电场），周期性变化的电场（磁场）产生同频率的周期性变化的磁场（电场）.
1.关于电磁场理论，下列说法正确的是（） A.在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场 C.均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场 D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场
hν知蓝光的能量最大.
答案：D
探究一电磁场与电磁波
1.电磁场的产生. 如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场.变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场.
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解.
A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样一种粒子 C.光的波长越大，波动性越强，粒子性越弱 D.光的波长越大，波动性越弱，粒子性越强解析：所有的光都具有波粒二象性，A错误；光子具有粒子性，不能说光是粒子，光具有波粒二象性，B 错误；光的波长越大，能量越小，粒子性越弱，波动性越强，选项C正确. 答案：C
答案：CБайду номын сангаас
3.电磁波. （1）在真空中电磁波的传播速度等于光速，光是一种电磁波. （2）电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量—— 电磁能.电磁波的传播过程就是能量传递的过程. （3）麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中电磁波的传播速度等于光速，验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象.
解析：个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性；光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性，光的波动性表现明显时仍具有粒子属性，因为波动性表现为粒子分布概率；光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故A、B、D正确，C错误.

电磁场理论与应用教案

电磁场理论与应用教案一、教学目标1、让学生理解电磁场的基本概念，包括电场、磁场、电磁波等。

2、使学生掌握麦克斯韦方程组的基本形式和物理意义。

3、帮助学生学会运用电磁场理论解决一些简单的实际问题。

4、培养学生的逻辑思维能力和科学素养。

二、教学重难点1、重点电场和磁场的基本性质。

麦克斯韦方程组的推导和应用。

电磁波的产生、传播和特性。

2、难点理解麦克斯韦方程组中各个方程的物理含义及相互关系。

运用电磁场理论分析复杂的电磁现象和解决实际问题。

三、教学方法1、讲授法：讲解电磁场的基本概念、理论和公式。

2、演示法：通过实验演示或多媒体动画展示电磁现象，帮助学生直观理解。

3、讨论法：组织学生讨论相关问题，促进学生思考和交流。

四、教学过程1、课程导入（约 10 分钟）展示一些与电磁现象相关的图片或视频，如闪电、电动机、手机通信等，引发学生的兴趣。

提问学生在日常生活中观察到的电磁现象，引导学生思考电磁现象背后的原理。

2、电场的基本概念（约 20 分钟）讲解电荷、电场的概念，以及库仑定律。

通过示例说明电场对电荷的作用。

介绍电场强度的定义和计算方法。

3、磁场的基本概念（约 20 分钟）引入磁场的概念，讲解磁极、磁力线等。

阐述安培定律，解释电流产生磁场的原理。

介绍磁感应强度的定义和计算。

4、麦克斯韦方程组（约 30 分钟）逐步推导麦克斯韦方程组的四个方程，解释每个方程的物理意义。

结合实例说明麦克斯韦方程组在电磁学中的重要地位。

强调方程组的完整性和统一性。

5、电磁波（约 30 分钟）讲解电磁波的产生机制，如振荡电路。

描述电磁波的传播特性，包括波长、频率、波速等。

介绍电磁波在通信、雷达等领域的应用。

6、实例分析与讨论（约 20 分钟）给出一些实际问题，如变压器工作原理、电磁屏蔽等，让学生运用所学知识进行分析和讨论。

引导学生思考如何在实际中优化电磁设备的性能。

7、课程总结（约 10 分钟）回顾本节课的重点内容，包括电磁场的基本概念、麦克斯韦方程组和电磁波。

电磁场与电磁波第五章解读

（5-1-7b）
( H 0)
2 H H 0 2 t
2
（5-1-8a）（5-1-8b）
E 1 H t
第五章
平面电磁波
5.2 时谐电磁场的复数表示
时谐电磁场场矢量的每一个分量都随时间按正弦或余弦形式变化。时谐场在工程实践中最常用，而且，任何周期性或非周期性的电磁场都可以分解为许多不同频率的时谐场的叠加。以下我们只讨论时谐电磁场。
解：(1)因为所以
(2)因为
π sin( t kx ) cos( t kx ) 2
E (e y Ey 0 ez Ez 0 e
j
π 2
)e jkx (e y Ey 0 ez jEz 0 )e jkx
所以
(3)
π cos( kz t ) cos( t kz ), sin( kz t ) cos( t kz ) 2 a π π H [e x jH 0 k sin( x) e z H 0 cos( x)]e jkz a a
(5-2-26)
上式即为复坡印亭定理。设介质介电常数、磁导率为复数，电导率为，则有
1 1 E J* E2 2 2
第五章
平面电磁波
j j 1 1 B H* ( ' j ) H 2 H 2 j H 2 2 2 2 2 j j 1 1 E D* ( j ) E 2 E 2 j E 2 2 2 2 2
第五章
平面电磁波
由此可以导出时谐场的复数形式波动方程为
2 E k 2 E 0 H k H 0
2 2
（5-2-19）
其中 k 2 2 。上述方程也称为齐次亥姆霍兹方程。因此，对于时谐场，在各向同性均匀介质的无源区域内，与式(5-1-7)和(5-1-8)相应的方程为

第5章电磁波的传播

有机组成部分，又是电磁场与电磁波的重要应用。本章首先介绍无源区域空间中平面电磁波的传播规律与特性，包括平面电磁波的极化特性、反射特性和折射特性。在此基础上讨论一般电磁波运用中的重要问题：无线电波的传播和电磁波传播的运用。
电磁场与电磁波基础教程
5.1 一般波动方程自由空间——传播电磁波的无源区充满空气媒质的空间。麦克斯韦方程包含了描述媒质中任意点电磁场特性的全部信息，在理论上可由它确定空间任意点的场解。
为了得到单一的E的方程，可设法消去式（5.1a）中的 H。为此，对式（5.1a）取旋度，得
H E = – t 2
电磁场与电磁波基础教程
利用矢量的双旋度恒等式 F F F ，令
任意复杂波，可利用平面波叠加法合成。2.平面电磁波的波动性方程（5.11a）的通解
Ex ( z) Ae jkz Be jkz 2
取 A= Ex0 和 B = Ex0 。考虑首项，式（5.12）改写为瞬时形式
2 t 2
用 (j)2 取代）
2 E( r ) k 2 E( r ) 0a 2 H ( r ) k 2 H ( r ) 0b

az
1

2 Ex (5.23)
1 1 * Re( E H ) a z ( Ex 0 ) 2 (5.24) 2 2
看出均匀平面波的电、磁能量密度相等，电磁能量沿波的传播方向流动。
电磁场与电磁波基础教程
式（5.22）改写为
电磁场与电磁波基础教程
式中 k u

称为自由空间的波数。
在直角坐标系中，利用关系式
2 2 2 2 2 2 2 (5.9a) x y z E a x Ex a y E y a z Ez (5.9b) H a x H x a y H y a z H z (5.9c)

电磁场与电磁波理论课件PPT

6-12
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
1. 沿轴方向传播的均匀平面波的电磁场
♥ 直接求解横向场的亥姆霍兹方程得到横向场分量的通解◘——待定的复常数◘
——代表向方向传播的波
◘
——代表向方向传播的波
6-13
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
1. 沿轴方向传播的均匀平面波的电磁场
◘ 电场的极化就是磁场的极化；
◘ 不同的位置处，极化的形式完全相同，只是变化的起始点不同。
6-29
《电磁场与电磁波理论》
一般情况的椭圆极化波
第6章均匀平面波的传播
平面解析几何中的直线、圆和椭圆均匀平面波电磁场的极化椭圆极化的均匀平面波
6-30
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的五个传播参数
（4）相速 ——等相位面的传播速度，即
（5）波阻抗
（6.1.47） ——横向电场与横向磁场之比，即
（6.1.33）
真空中
（6.1.34）
6-20
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的三个传播特性
（1）均匀平面波是横电磁波（TEM波）——没有传播方向的分量，只有垂直于传播方向的分量，即
平面解析几何中的直线、圆和椭圆
◘ 过原点的直线的方程
◘ 圆心在原点的圆方程
◘ 圆心在原点主轴与轴夹角为的椭圆方程
其中
，而
6-31
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的电磁场的极化
——椭圆的参数方程
♥ 均匀平面波的电场的两个分量根据幅度和相位的不同将会分别满足直线、圆或椭圆方程的。这样一来，电场的顶点随着时间画出的轨迹必然形成直线、圆、椭圆，其对应的均匀平面波就分别称为线极化波、圆极化波、椭圆极化波。

电磁场与电磁波第5章.ppt

E z, t ex Ex z, t ex Em cos t kz xE
?
Em 104V / m
k 2 108 r r 2 108 4 4 0 0 8 3 10 3
2 f 2 108
E1x ( z) A1e
jkz
E1xme
j 1 x jkz
e
E1x Emcos(t kz) 的波形
E1x ( z, t ) Re[ E1xme j 1 x e jkz e jt ] E1xm cos(t kz 1x )
可见， A1e jkz 表示沿 +z 方向传播的波。第二项 E2 x ( z ) A2e
；(2) 求 :(1) 传播方向 H m ex 6 e y 9 ez 3 A / m r , en
Hz 0
结论：均匀平面波的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向 —— 横电磁波（TEM波）
鲁东大学设电场只有x 分量，即 d 2 Ex ( z ) 2 E ( z ) ex Ex ( z ) k Ex ( z ) 0 2
dz
k
其解为： Ex ( z ) A1e jkz A2e jkz 解的物理意义第一项
鲁东大学。其实数形
0
π
2π
在不同时刻，波形如右图。
3π
kz
从图可知，随时间t增加，波形向+z方向平移。故：
e
jkz 表示向+z方向传播的均匀平面波函数；
同理可知：
e
jkz 表示向-z方向传播的均匀平面波函数；
亥姆霍兹方程通解的物理意义：表示沿z向(+z,-z)方向传播的均匀平面波的合成波。

电磁场理论与应用

电磁场理论与应用电磁场理论是物理学中的一个基础概念，它揭示了电荷和电流之间相互作用的规律，以及电磁波的传播性质。

电磁场理论有着广泛的应用，涉及到电子技术、通信、能源等诸多领域。

本文将探讨电磁场理论的基本原理以及其在实际应用中的重要性。

一、电磁场理论的基本原理1. 麦克斯韦方程组电磁场理论的基础是麦克斯韦方程组，它由麦克斯韦在19世纪提出。

麦克斯韦方程组包括四个方程，即麦克斯韦方程的积分形式和微分形式，分别描述了电场和磁场的产生和变化规律。

2. 电磁场相互作用根据麦克斯韦方程组，电荷和电流的变化会产生电磁场，而电磁场又会对电荷和电流产生作用力。

电场是由电荷引起的，而磁场则是由电流引起的。

电磁场的相互作用表现为电磁力的作用，它是自然界中一种普遍存在的力。

3. 电磁辐射根据麦克斯韦方程组的解，当电磁场发生变化时，会产生电磁辐射，即电磁波。

电磁波以光速传播，具有电场和磁场的振荡性质，可以在空间中传播。

电磁辐射被广泛应用于通信、遥感、医学等领域。

二、电磁场理论的应用1. 电子技术电磁场理论是电子技术的核心基础，它涉及到电子器件中的电磁场相互作用、信号传输、电磁干扰等问题。

例如，在微电子芯片中，电磁场理论被用于设计和分析电路中的信号传输线路，以确保信号的稳定传输和抗干扰能力。

2. 通信通信技术是电磁场理论的重要应用领域之一。

电磁波的传播性质决定了它可以用于远距离无线通信。

从无线电到移动通信，电磁波的利用为人们提供了便捷的通信手段。

电磁场理论被应用于无线信号传输、天线设计和信号处理等方面。

3. 能源电磁场理论在能源领域也有广泛的应用。

电磁场可以转换为电能，通过电力系统进行传输和分配。

例如，变压器是利用电磁感应原理将电能进行变换和传输的重要装置。

此外，电磁场理论也被用于太阳能、风能等可再生能源的利用和转化。

4. 医学影像医学影像技术是电磁场理论的另一个应用领域。

例如，核磁共振成像（MRI）利用强磁场和无线电波来获取人体内部的影像信息，实现无创检查和诊断。

whu.电磁场理论.chap5

2 2 r ,t 1 r ,t r ,t t 2 lim r ,t 0 , r ,0 r ,0 0 r t
13
1 ~ r ,t r , e jt d 2 π 1 ~ r , r ,t e jt dt 2 π
B D E H dS H E dV f vdV t t S V V
表示闭合空间区域V内电磁场能量守恒和转化的关系式，称为Poynting定理，其中
B D wr，t H E t t t
Ar ,t Ar ,t r ,t r ,t r ,t r ,t t
11
由此可见，尽管电磁场的势函数有多种规范，不同规范有不同的势函数，但不同规范下的势函数可以通过变换关系 A' r ,t Ar ,t r ,t ' r ,t r ,t r ,t
6
3 势函数的规范根据矢量场的Helmholtz定理，确定区域上的矢量函数只有在该矢量函数的散度和旋度及其边界条件是确定的才能唯一确定。根据磁矢势引入的定义，由关系式
Br , t Ar , t
是不能唯一确定磁矢势 Ar , t 。例如：
A A E A B t
dV
dV ' k r' ，t r r' r r' 14

V
~ r' , r r'
jk r r'

V
dV' r r'

电磁场(周希朗)第5章

(5-15) 的单位为 f 。
ω 式中，为角频率，单位为 Hz
速为
等相位面的运动速度称为相速，记为 v p ，相
dz ω = =v= dt k 1 με
vp =
m
s
(5-16)
这表明理想媒质中等相位面的传播速度等于媒质中的光速。这样，电磁波的波数、相速与波长间的关系为 (5-17) 即电磁波的相速等于其波长与频率的乘积。
a n = a x cos α + a y cos β + a z cos γ
于是，波矢量可表示为
k = k a n = a x kx + a y k y + a z kz = a x k cos α + a y k cos β + a z k cos γ
(5-27)
(5-28)
式中 k x ，k y， z 分别为 x，y，z 向的波数。显然 k
电磁波的空间相位 kz 变化 2π 所经过的距离称为电磁波的波长，用 λ 表示。由 kλ = 2π ，得 2π λ= m (5-12) k 而 (5-13) 称为电磁波的波数，它代表 2π 长度上出现的全波数目。在理想（电）介质中，电磁波的波长为（5-14） λ 式中， 0为真空中电磁波的波长，也称为工作波长。
（b）沿任意方向传播的平面波
图5-4 沿向和沿任意方向传播的平面波的坐标关系
设平面波传播方向上的单位矢量 a n 与 x，y，z 轴的夹角分别为α , β 和 γ ，则 a n可用其方向余弦表示，即
a n = a x cos α + a y cos β + a z cos γ
设平面波传播方向上的单位矢量 a n 与 x，y，z 轴的夹角分别为 α , β 和 γ ，则 a n 可用其方向余弦表示，即

高中物理第三章电磁振荡与电磁波第五节电磁波的应用学

第五节电磁波的应用会发展的关系．一、无线电广播与电视电视能传递活动的图象．在电视的发射端，把景物的光信号转换成电信号的进程叫摄像．在电视接收端，将电信号还原成像的进程由电视机的显像管完成，电视的应用很普遍，进展也专门快．二、移动电话它将用户的声音转变成电信号发射到空中，同时它又相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，利用户接收到通话对方发送的信息．预习交流随着科学技术的进展，咱们的生活已进入电气化时期，电磁炉与微波炉已进入普通家庭，为咱们做饭提供了方便，那么二者的工作原理是什么？答案：电磁炉是利用电磁感应原理工作的，它是在炉内通过交变电流产生交变磁场，使灶台上的铁锅体内产生感应电流而发烧，进而加热食物；微波炉是利用微波能穿透食物表面进入内部，使食物分子高速振动，部份微波能量被转换成食物分子的内能，使食物温度升高．一、无线电广播与电视此刻电视已进入千家万户，极大地丰硕了人们的生活，方便了人们的学习和工作．初期电视机只能接收12个频道，全频道电视性能接收56个频道，而且此刻备受大家青睐的液晶电视已十分普及，试简要叙述电视机的工作原理．答案：电视系统主要由摄像机和接收机组成，把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像素，摄像机将画面上各个部份的光点，按照明暗情形逐点逐行逐帧地转变为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去．电视机接收到电磁波后，经调谐、检波取得信号，按原来的顺序在显像管的荧光屏上汇成图象．中国电视广播标准采用每秒钟传送25帧图画，每帧由625条线组成．下列说法正确的是（）．A ．摄像机实际上是一种将电信号转变成光信号的装置B ．电视机实际上是一种将电信号转变成光信号的装置C ．摄像机在1 s 内要送出25张画面D ．电视机接收的画面是持续的点拨：摄像机把光信号转变成电信号，电视机把电信号还原为光信号，同意的画面并非是持续的．答案：BC解析：摄像机通过摄像镜头摄到景物的光信号，再通过特殊装置（扫描）转变成电信号，在1 s 内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转变成光信号，最后还原成图象和景物，每秒要接收到25张画面，由于画面改换迅速和视觉暂留，咱们感觉到的即是活动的图象．所以B 、C 选项正确，A 错误；电视机接收的画面是不持续的，D 错误．在电视信号发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，在电视信号接收端，电视机的显像管把电信号还原成景物的像．二、移动通信已步入信息化社会的咱们，电话已成了必备品，电话的普及已从根本上改变了咱们的生活和工作方式，请大家谈谈电话对咱们生活的影响．答案：电话的踊跃作用已众所周知，消积作用也慢慢暴露．人们的交流愈来愈频繁、便利，信息的获取愈来愈方便容易，提高了社会生产力，改变了人们的生产、生活，乃至思维的方式．可是电话的滥用也已成为一个日趋突出的问题．过于频繁地利用电话，将对人体产生过量的电磁辐射．移动电话将用户的____信号转换成______发射到空中，同时它又相当于一台____机，捕捉空中的电磁波，利用户接收到对方发送的通话信息．答案：声音电磁波收音解析：每一个移动电话都是一个电磁波发射器，将用户的声音信号转换成电磁波发射到空中，同时它又是一个电磁波接收器，相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，利用户接收到对方发送的通话信息．移动通信系统由两部份组成：空间系统和地面系统．地面系统包括：①卫星移动无线电台和天线；②关口站、基站．1．下列说法正确的是（）．A ．发射的图象信号不需要调制进程B ．接收到的图象信号也要通过调谐、检波C ．电视信号包括图象信号和伴音信号两种D ．图象信号和伴音信号传播的速度不同答案：BC解析：无线电波的发射需要调制进程，接收要通过调谐和检波进程．图象和声音信号传播速度是相同的，不然看电视时会出现不同步的现象．故B 、C 正确，A 、D 错．2．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波说法正确的是（）．A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时刻距离能够肯定雷达和目标的距离D ．波长越长的电磁波，反射性能越强答案：AC解析：由v ＝λf ，可得：λ1＝v f＝错误!m ＝1.5 m ， λ2＝v f＝错误!m ＝0.3 m ．故A 选项正确；电磁波是由周期性转变的电场和磁场产生的，故B 选项错误；电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时刻距离来肯定距离，故C 选项正确；波长越长的电磁波，其频率越低，能量越小，反射性能越差，D 选项错误．3．雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，雷达的定位是利用自身发射的（）．A ．电磁波B ．红外线C ．次声波D ．光线答案：A解析：雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因此是靠发射电磁波来定位的，选A．4．下列说法正确的是（）．A．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电装置B．电磁波碰到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的那个特性工作的C．雷达用的是中波波段的无线电波D．雷达每次发射无线电波的时刻约为10－8 s答案：AB解析：雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线装置，工作特性是利用电磁波碰到障碍物要发生反射，每次发射的时刻约为10－6 s，是用微波波段的无线电波．5．我国电视广播规定 s电子束扫完一幅图象，而一束图象中，电子束要扫描行，则电子束的行扫描频率是________．答案：15 625 Hz解析：电子束在 s内扫描图象为行，那么1 s内扫描行数即频率：f＝错误!Hz＝15 625 Hz．。

电磁场与电磁波-第四版-第五章-PPT课件

解H ：m （ 1 ）ex 因为ey2 H ez4 H ， mek j kr r ，k 所x x 以 k y y k z z 4 x 3 z
则 kx4、 ky0、 kz3，k e x4e z3
k (3)2(4)2 5
k 4 3 en k ex 5ez 5
电子科技大学编写
高等教育出版社出版
电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播
1
本章内容
5.1 理想介质中的均匀平面波 5.2 电磁波的极化 5.3 导电媒质中的均匀平面波 5.4 色散与群速 5.5 均匀平面波在各向异性媒质中的传播
电子科技大学编写
高等教育出版社出版
电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播
2
均匀平面波的概念
波长λ ：空间相位差为2π 的两个波阵面的间距，即
k2
2 1 (m) k f
相位常数 k ：表示波传播单位距离的相位变化
k 2 (rad/m)
Ex
k 的大小等于空间距离2π内所包含的波长数目，因此也称为波数。
o
z
Ex(z,0)Emcokzs的曲线
电子科技大学编写
高等教育出版社出版
电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播
解：以余弦为基准，直接写出
H (z,t)e y3 1 co ts ( z) A/m
E ( z , t ) 0 H ( z , t ) ( e z ) e x 4 c0 t o z )V s(/
因 30rad/m ，故
22300.21m, f c3 /1 180 5 4 5 180 1.4 3 190 Hz
介质。均匀平面波沿 z 轴传播，则电磁强度和磁场强度均不是 x 和 y 的函数，即

电磁场理论在电磁波传播中的应用探究

电磁场理论在电磁波传播中的应用探究电磁场理论是物理学中的重要分支，它研究了电磁场的性质和行为规律。

在现代科技的发展中，电磁场理论的应用越来越广泛，尤其在电磁波传播方面，其作用不可忽视。

首先，电磁场理论在电磁波传播中的应用可以帮助我们理解电磁波的本质。

电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播形式。

通过电磁场理论的研究，我们可以了解电场和磁场的相互关系，以及它们如何相互作用产生电磁波。

这有助于我们更深入地理解电磁波的特性和传播规律。

其次，电磁场理论在电磁波传播中的应用可以指导无线通信技术的发展。

无线通信技术是现代社会中不可或缺的一部分，而电磁波是无线通信的基础。

电磁场理论的研究可以帮助我们设计和优化无线通信系统，提高通信质量和传输速度。

通过对电磁场的理解，我们可以确定合适的频率范围和功率水平，以实现高效的无线通信。

此外，电磁场理论在电磁波传播中的应用还可以用于医学诊断和治疗。

医学影像技术中的核磁共振和X射线就是基于电磁场理论的应用。

核磁共振利用电磁场与人体组织中的原子核相互作用，通过测量其反应信号来获取人体内部的结构信息。

而X射线则利用电磁场与人体组织中的电子相互作用，通过测量透射或散射的X射线来获得影像信息。

这些医学应用的发展离不开对电磁场理论的深入研究。

此外，电磁场理论在电磁波传播中的应用还可以用于天文学的研究。

天文学家通过观测宇宙中的电磁波来了解宇宙的结构和演化过程。

电磁场理论为天文学家提供了分析和解释这些观测数据的工具。

通过对电磁波的测量和分析，天文学家可以推断出星系的距离、质量和组成等重要信息，进而揭示宇宙的奥秘。

综上所述，电磁场理论在电磁波传播中的应用具有重要意义。

它不仅帮助我们理解电磁波的本质，还指导了无线通信技术、医学诊断和治疗以及天文学的发展。

随着科技的不断进步，电磁场理论的应用将会更加广泛和深入。

我们有理由相信，电磁场理论的研究将继续推动人类社会的发展和进步。

《物理(下册)》(任婷)教学课件第五章电磁波及其应用

01 电磁振荡和电磁波
一、电磁振荡● (一)电磁振荡的产生
2．电磁振荡的过程
在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷q、通过电感线圈的电流i，以及跟电荷、电流相联系的电场（电场强度为E）和磁场（磁感应强度为B）都会发生周期性变化，这种现象叫作电磁振荡。
01 电磁振荡和电磁波
一、电磁振荡● (一)电磁振荡的产生
01 电磁振荡和电磁波
二、电磁场和电磁波● (二)电磁波
2．电磁波的特点
（1）电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波在与两者均垂直的方向上传播，因此电磁波是横波，并且电磁波是一种物质。
（2）电磁波在空间以一定的速度传播，经过一个周期，传播一个波长。电磁波的
波长λ、频率f、周期Τ和波速v之间的关系为 v f T
如果接有灯泡的线圈不闭合，线圈中还会有电流和电场吗？如果线圈是用不导电的塑料制成的，线圈中还会有电流和电场吗？如果线圈不存在，线圈原来所在空间还有电场吗？
01 电磁振荡和电磁波
二、电磁场和电磁波● (一)麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论有两个基本论点：论点一：变化的磁场能够在周围空间产生电场，这个电场叫作感应电场或涡旋电场。论点二：变化的电场能够在周围空间产生磁场。电流的磁效应表明电流的周围存在磁场。
通过改变电容器的电容来改变调谐电路的频率，从众多频率的电磁波中选出需要的某一频率的电磁波，并把它变成电流的装置叫作调谐器。从接收到的高频振荡中 “检”出所携带的信号的过程，叫作检波。检波是调制的逆过程，因此也叫作解调。
01 电磁振荡和电磁波
二、电磁场和电磁波● (二)电磁波
1．电磁波的产生
知识角
早在1862年，年仅31岁的英国物理学家麦克斯韦就预言了电磁波的存在，但是他本人没能用实验证实。一些对电磁波理论持反对态度的人不断发难：“谁见过电磁波？

2024-2025学年高二物理必修第三册(鲁科版)教学课件5.3初识电磁波及其应用

高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
②电视信号的接收接收机收到高频电磁波以后,利用电视机的调谐器选出我们所需要的某
一频率的电磁波,再从高频电信号中取出音频、视频电信号,音频电信号经放大后送到扬声器,转换成声音;视频电信号送到显像设备,转换成图像
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
一、电磁场
麦克斯韦在电磁学方面的主要贡献：发现变化的电场和变化的磁场相互联系形成统一的电磁场 1.变化的磁场产生电场: (1)在变化的磁场中如果有闭合的回路,由于磁通量的变化产生了 _感__应__电__流_,表明变化的磁场产生了__电__场_。 (2)变化的磁场中如果没有闭合回路,也同样会在空间产生__电__场
2.雷达（1）雷达系统一般由天线、发射机、接收机等组成（2）工作原理:利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性来确定目标物体的位置
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
三、电磁污染及防护 1.电磁污染
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
2.电磁辐射的防护
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
谢谢！
高中物理必修第三册第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用
2.电磁波可以在_真__空__中传播,电磁波的传播_不__需要介质。 3.光也是电磁波: (1)电磁波的传播速度恰好与真空中的光速_相__同__。 (2)麦克斯韦指出,光是以波动形式传播的一种___电__磁__波_。