专题 电磁场 电磁波与无线技术的起源 发展及应用概述

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电磁场与电磁波的发展历史

电磁场与电磁波的发展历史

电磁场与电磁波的发展历史电磁场是指电荷在空间中所产生的电场和磁场,它们的相互作用就像是一种能量场,对于物理学的发展和应用都有着非常重要的作用。

电磁波是指电磁场在空间中传播的波动,包括无线电波、光波等,它们的应用更是广泛,如无线通信、电子技术、光学等领域。

电磁场和电磁波的发展历史可以追溯到19世纪初。

当时的科学家们仍然相信,光是由于在介质中传播的一种粒子,称为以太。

然而,英国科学家Faraday通过实验发现了电磁感应现象,即磁场产生电势差,而电场产生磁场。

这启示了Maxwell,一个苏格兰科学家,去研究以太,并对电磁场做出了创新性的贡献。

他发现了电磁场的基本方程式,并成功预言了电磁波的存在,他认为电磁波就是以太中的一种波动。

在Maxwell的理论支持下,德国物理学家Hertz于1886年发现了电磁波的存在,并对其进行了系统的研究。

他通过实验证实了Maxwell的理论,并发现了电磁波的传播速度与光速相等,进一步证明了电磁波的本质就是一种光波。

20世纪初,电磁波的应用开始广泛地开展。

无线电通讯成为了一个新领域,Marconi通过无线电波实现了远距离通信。

随后,电子技术也得到了迅猛发展,农用无线电、航空通信等应用也得到了广泛应用。

同时,由于电磁波的各种特性,研究人员在天文学、气象学、地震学等领域也进行了重要的研究和应用。

另一方面,对于电磁场的研究也在不断深入。

20世纪后期,电磁场的理论和实验研究获得了长足的进展,引出了许多新的领域。

比如,与电磁场相关的物理学和数学,包括电磁理论的深入研究、量子场论等等。

此外,电磁场在新材料、生物科学等领域应用现象的研究也正在逐步展开,为电磁场和电磁波的应用开拓了新的方向。

在这个信息化的时代,电磁场与电磁波的重要性日益凸显。

比如,电磁波在通信和信息密集型应用领域扮演着至关重要的角色,而电磁场在新型材料和纳米器件中的应用也将推动科学技术的进一步发展。

随着技术的不断进步,我们可以期待着科学和技术在电磁场和电磁波研究领域的更多新突破。

自然科学知识:电磁波和电磁场的理论和实践

自然科学知识:电磁波和电磁场的理论和实践

自然科学知识:电磁波和电磁场的理论和实践电磁波和电磁场是现代科学中的两个基本概念,它们对我们生活中的通讯、娱乐和医疗等方面有着极为重要的作用。

本文章将从电磁波和电磁场的理论和实践两个方面,探讨它们的基本概念、性质和应用。

一、电磁波的理论电磁波是由一种特殊的物质——电场和磁场相互作用所产生的,可以在真空中传播的一种波动现象。

放置在电场中的电荷会在电场的作用下发生运动,从而形成一个变化的电流,而这个变化的电流就会产生一个变化的磁场。

随着电场和磁场的反复变化,产生的能量就会向外辐射,形成电磁波。

电磁波具有很多种类,其中最常见的就是无线电波,包括AM波和FM波。

无线电波的频率一般在几十千赫兹到几百兆赫兹之间,是一种非常重要的通讯工具。

电视信号、手机信号、卫星通讯等都是利用电磁波来传递的。

二、电磁场的理论电磁场是由电荷和电流所产生的一种场,它可以传递电磁波,影响物质的运动和形态。

电磁场是由电荷和电流围绕它们周围产生的电场和磁场的相互作用而形成的,它是一个有方向有大小的物理量,以矢量形式存在。

电场的单位是伏/米,磁场的单位是特斯拉。

电磁场不仅在自然界中广泛存在,还是工业、航空、通讯等领域中的重要应用。

在医学领域中,MRI技术就是基于电磁场的原理设计而成的,它可以通过电磁波的辐射来捕捉人体内部的图像,既无创又准确,是一种非常重要的医学检查手段。

三、电磁波和电磁场的实践在现实生活中,电磁波和电磁场的应用极为广泛,它们可以帮助人类解决众多问题,创造历史性的进展。

一些车辆和厂房需要进行金属探伤,以检测出金属内部的结构缺陷,这就需要应用到电磁波的原理。

在通讯领域中,无线电波的应用范围更为广泛,在缩短人与人之间的距离、传递信息等方面发挥着越来越重要的作用。

在现代医学科技领域中,电磁场起着至关重要的作用。

比如,静磁共振成像技术(MRI)就是一种基于电磁场的诊断技术,它能够有效地诊断出人类身体各个部分的情况,从而帮助医生精准诊断疾病的类型和程度。

电磁波技术的发展与应用

电磁波技术的发展与应用

电磁波技术的发展与应用电磁波是一种电场和磁场相互作用的波动现象,通常表现为在媒介中传输的能量。

其频率和波长在一定范围内,可以被人类利用,从而应用于各种领域。

本文将探讨电磁波技术的发展与应用,通过介绍相关的理论和技术,从多个方面来探讨电磁波技术的现在和未来。

一、电磁波技术的发展历程电磁波技术的发展历程可以追溯到19世纪初,当时法国物理学家法拉第通过实验发现了电磁波的存在。

后来,他的学生麦克斯韦通过理论推导,描述了电磁波的传播和特性,并把这个理论称之为“电磁场理论”。

在20世纪初,无线电通讯开始普及,电磁波的应用也因此得以推广。

无论是广播、电话还是电视,都需要利用电磁波来传输信息。

20世纪50年代,雷达技术的出现使得电磁波的应用更加广泛,这种技术在军事、航空、气象等领域都有广泛应用。

在20世纪90年代,随着计算机技术的发展,计算机与通信科技开始融合,形成了现代通信技术。

这个过程中,电磁波技术发挥了重要作用,尤其是无线通信和移动通信技术的兴起,让电磁波技术更加广泛地应用于人类生活中。

二、电磁波技术的应用与发展电磁波技术的应用范围非常广泛,不仅包括通讯、能源、医疗、军事等领域,还包括天文学、物理学、化学和生物学等科学研究领域。

通信领域是电磁波技术应用最为广泛的一个领域。

无线电通信、电视、卫星通信、移动通信等都是利用电磁波进行数据传输的技术。

随着人工智能技术的发展,无线通信技术在物联网、智能城市、智能家居等新兴领域也得到了广泛应用。

能源领域也是电磁波技术得到广泛应用的领域之一。

核磁共振、超导技术、激光技术等都需要利用电磁波进行数据的传输和处理。

其中核磁共振技术在医学领域的应用尤为广泛,它可以实现对人体内部组织和器官进行诊断和治疗。

在军事领域,电磁波技术也发挥着重要作用。

雷达、导航、通讯、干扰等都需要利用电磁波进行数据传输和处理,这些技术在现代战争中起到了关键作用。

三、电磁波技术的未来发展随着技术的不断发展,电磁波技术也会随之不断进化。

电磁波和无线电波的应用研究

电磁波和无线电波的应用研究

电磁波和无线电波的应用研究电磁波和无线电波是当今科技发展中至关重要的一部分,它们在各个领域都有广泛的应用。

本文将探讨电磁波和无线电波的应用研究,并从通信、医学和科学研究等方面进行详细阐述。

首先,我们来谈谈电磁波在通信领域的应用。

无线电波是一种电磁波,它具有很强的穿透力和传输能力,因此被广泛应用于无线通信。

无线电波通过无线电设备传输信息,使得人们可以在不同地点进行语音和数据的传输。

无线通信技术的发展使得人们可以通过手机、无线网络等设备进行远程通信,大大方便了人们的生活和工作。

此外,电磁波还被应用于卫星通信、雷达系统等高科技领域,为人们提供了更加便捷和高效的通信手段。

其次,电磁波在医学领域的应用也是不可忽视的。

医学影像技术中的核磁共振成像(MRI)就是利用电磁波的原理进行的。

MRI通过向人体内部发送无线电波并接收反射回来的信号,从而生成人体的影像。

这项技术在医学诊断中起到了至关重要的作用,可以帮助医生准确判断疾病的位置和程度,为患者提供更好的治疗方案。

此外,电磁波还被应用于电磁手术刀、电磁治疗仪等医疗设备中,用于治疗癌症、神经疾病等疾病,为患者带来了新的希望。

除了通信和医学领域,电磁波和无线电波在科学研究中也有广泛的应用。

天文学家利用射电望远镜接收宇宙中的无线电波,研究宇宙的起源和演化,探索宇宙中的奥秘。

地球科学家利用电磁波进行地球内部的勘探,帮助我们了解地壳运动、地震活动等自然现象。

此外,电磁波还被应用于材料科学、生物科学等领域的研究中,为科学家们提供了强大的工具和手段。

然而,尽管电磁波和无线电波的应用给我们带来了诸多便利,但也存在一定的问题和挑战。

首先,电磁波对人体健康可能会产生一定的影响。

长期暴露在强电磁场中可能会对人体造成一定的伤害,因此需要采取相应的防护措施。

其次,无线电波的频谱资源有限,随着无线通信的快速发展,频谱资源的分配和管理成为一个重要的问题。

此外,电磁波的传输距离有限,需要建设大量的基站和设备来保证通信的覆盖范围和质量。

科普探索电磁波与无线通信

科普探索电磁波与无线通信

科普探索电磁波与无线通信导语:随着科技的发展,无线通信已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

在这个信息时代,我们每天都与无线通信打交道,但你了解无线通信的原理吗?让我们一起来探索一下电磁波与无线通信的奥秘。

第一节:电磁波的产生与传播电磁波是由电荷的振动所产生的一种波动现象。

在无线通信中,电磁波是核心要素。

当无线设备发送信号时,电流通过天线产生电磁场,进而产生电磁波。

这些电磁波在空间中传播,直到到达接收器,并被转化为有用的信息。

第二节:电磁波的频率与波长电磁波具有不同的频率和波长。

频率指的是每秒钟波峰通过观察点的个数,而波长则是波峰与波峰之间的距离。

频率和波长有一个重要的关系,即频率越高,波长越短,而频率越低,波长越长。

我们通常将不同频率范围内的电磁波划分为不同的类别,例如射频、微波、红外线、可见光、紫外线等。

第三节:无线通信的原理无线通信是通过电磁波传送信息的过程。

在发送端,信号经过调制处理,将模拟信号或数字信号转化为合适的载频信号。

然后,这些信号被调制在载频上,形成调制信号。

接着,调制信号通过天线将电磁波传播出去。

在接收端,天线接收到电磁波后,将其转化为电信号,并通过解调得到原始信号。

最后,原始信号经过解码后,恢复出原始的信息。

第四节:无线通信的应用无线通信在现代社会中扮演着重要的角色。

它被广泛应用于手机通信、无线局域网、卫星通信、广播电视等领域。

例如,手机通信通过无线网络实现了人与人之间的即时联系;无线局域网使得无线上网成为可能;卫星通信打破了地域限制,使得远距离通信成为现实;广播电视通过电磁波覆盖广阔的区域,将信息传递到千家万户。

第五节:无线通信的发展前景随着科技的不断进步,无线通信的发展前景同样广阔。

目前,人工智能、物联网等新兴技术正在快速发展,对于无线通信提出了新的需求和挑战。

未来,无线通信将更加智能、高效、安全,不仅仅服务于个人生活,还将广泛渗透到工业、医疗、农业等各个领域。

结语:电磁波与无线通信的关系密不可分,它们共同构成了现代无线通信的基础。

电磁场的发展简史及其应用

电磁场的发展简史及其应用

• 2.电磁场理论的建立: 18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是活 的,而不是僵死的。他认为电就是宇宙的活力,就 是宇宙的灵魂!而且,电、磁、光、热都是联系在 一起的! 奥斯特是谢林的信徒。他从1807年开始研究电 与磁的关系,至1820年,发现电流以力作用于小磁 针。
而后安培发现力、电流等相关元素的联系,并 建立大量的数学公式。比1.电磁场的早期理论研究: 电、磁现象是大自然中最重要的往来现象。也 很早就被科学家们注意并潜心观察!但由于科学技 术的落后,关于电、磁方面的知识始终停留在表面, 很长一段历史时期都没能发展! 但就是凭着科学家门不懈的努力,为电磁学打 下了良好基础,直至十九世纪,电、磁神秘的面纱 被慢慢揭开!
应用与发展
• 1887年,德国科学家赫兹用火花隙激励环状天线 接收,证实了麦克斯韦的电磁波存在预言!这一 重要实验导致了后来无线电报的发明,从此,也 开始了电磁场理论的应用发展的时代!
实际生活中对电磁场的应用
在国防的应用
展望
• 随着科技的进一步发展,人们对电磁学的认识以 及了解还会加深,会更对的将电磁学应用到我们 的日常生活中,给我们带来便捷!
• 谢谢大家!
再然后就是法拉力,1831年发现电磁感应现象, 进一步证实了电现象与磁现象的统一性。法拉第坚 信电磁的近距作用,认为物质之间的电力和磁力都 需要由媒介传递,媒介就是电场和磁场!

最后是麦克斯韦,总结了安培、法拉第等前 任的经验,创造性的提出位移电流的概念!其 理论中心思想为: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。

电磁场理论的发展及其应用范围

电磁场理论的发展及其应用范围

电磁场理论的发展及其应用范围电磁场理论是现代物理学的基石之一,其研究范围涵盖电场、磁场和辐射等多个方面,被广泛应用于电子、通信、能源等领域。

本文将探讨电磁场理论的发展历程及其应用范围。

一、电磁场理论的发展历程电磁场理论的发展可以追溯到十九世纪初,当时欧姆、法拉第、安培等人分别提出了电流和磁场之间的关系,但当时这些发现还没有被统一起来。

直到1865年,麦克斯韦在其《电磁场方程组》一书中成功地将电磁场的基本规律归纳为四个方程式,从此电磁场理论被确立。

在麦克斯韦电磁场方程式的基础上,人们开始了解电磁波的存在和传播。

1895年,居里夫人通过对铀矿石的实验发现了放射性物质,这一发现启示了人们对电磁辐射的研究。

之后,人们开始发现电磁波可以在空气、水、金属等中传播,并且电磁波的波长和频率与辐射的能量有关。

二、电磁场理论的应用范围1.电子技术在电子技术中,我们广泛应用电磁场理论,例如放射线成像技术、雷达通信技术等。

在放射线成像技术中,我们使用X射线或伽马射线照射人体或物体,利用X射线或伽马射线穿过物体后被捕获的图像进行分析。

在雷达通信技术中,我们利用电磁波传递信息,可以实现无线通信、雷达探测等应用。

2.通信技术电磁场理论的应用还涵盖通信技术。

在通信技术中,我们利用电磁波传递声音、图像等信息。

例如,手机、电视和计算机网络都是依靠电磁波进行信息的传播。

此外,无线电通信系统也是电磁场理论的重要应用领域。

3. 能源技术电磁场理论在能源技术中也得到了广泛应用。

例如,利用电磁场理论研究发电机和转子,有助于提高能源转换效率。

此外,太阳能光伏技术和风能技术也是电磁场理论的应用领域。

4. 光学技术光学技术是电磁场理论的另一个重要应用领域。

光学技术利用电磁波的波动性质,研究光与物质的相互作用,包括反射、折射、干涉、衍射等现象。

利用电磁波的波动性质,可以制作出折射角较大的透镜和反射镜等光学器件。

结语电磁场理论是现代物理学的基石之一,其研究范围涵盖电场、磁场和辐射等多个方面,被广泛应用于电子、通信、能源、光学等领域。

电磁波与无线通信揭秘电磁波的特性与应用

电磁波与无线通信揭秘电磁波的特性与应用

电磁波与无线通信揭秘电磁波的特性与应用随着科技的发展,无线通信技术逐渐成为现代社会中不可或缺的一部分。

而无线通信技术背后的核心就是电磁波的传输与应用。

本文将揭秘电磁波的特性与应用,以帮助读者更好地理解无线通信技术的工作原理。

一、电磁波的定义及特性电磁波是一种由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。

它能够在真空中传播,并且在传播过程中不需要介质的支持。

电磁波具有以下几个重要的特性:1. 频率和波长:电磁波的频率和波长是相互关联的。

频率指的是波动的周期性,而波长则是单位周期内波动的距离。

它们之间的关系可以用公式c = λν来表示,其中c代表光速,λ代表波长,ν代表频率。

2. 能量传播:电磁波能够携带能量并在空间中传播。

光波、射频信号等都是电磁波的表现形式。

3. 光速恒定:电磁波在真空中的传播速度始终保持不变,即为光速。

光速在真空中的数值约为3×10^8米/秒。

4. 波动方向:电磁波的电场和磁场相互垂直,并且垂直于传播的方向。

根据电场和磁场的振动方向,电磁波可以分为垂直波和水平波两种类型。

二、电磁波的应用1. 通信领域:无线通信技术是电磁波应用的典型例子。

射频信号以电磁波的形式传播,实现了人与人、设备与设备之间的远距离通信。

无线电广播、移动通信、卫星通信等都是电磁波应用的典型代表。

2. 医疗诊断与治疗:电磁波在医疗领域有着广泛的应用。

例如,X 射线利用电磁波的穿透能力,可以用于断骨检查和肿瘤诊断。

医疗磁共振成像(MRI)则利用了电磁波和磁场的相互作用,生成高清的人体内部图像,为医生提供准确的诊断依据。

3. 遥感技术:遥感技术广泛应用于农业、灾害预警、资源勘探等领域。

通过利用电磁波对地球表面进行扫描和接收反射回波,可以获取地表特征、海洋参数等信息,从而为科学研究和资源管理提供数据支持。

4. 安全检测与探测:电磁波应用于安全检测和探测领域,如金属探测器、安检设备等。

这些设备利用电磁波与物体之间的相互作用,实现对金属、危险品等的检测识别。

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电磁学发展简史
➢ 莱顿瓶的发明使物理学第一次有办法得 到很多电荷,并对其性质进行研究。
➢ 1752年7月,费城一个电闪雷鸣的上午, 美国人富兰克林将一个风筝放到空中,风 筝下有一根铁丝,铁丝下栓一根麻绳,麻 绳的下一端拴丝线,绳线接触处栓了一把 钥匙。同时他还把从云端“吸取”的电荷 收集在莱顿瓶中,进行实验分析。
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麦克斯韦方程组的漫漫长路
麦克斯韦创建电磁场理论的三步曲
➢ 1865年麦克斯韦发表了《电磁场的动力学理论》,全面的论述了 电磁场理论。这篇论文中,麦克斯韦放弃了力学模型,但坚持了 近距作用理论,明确说:“我提出的理论可以称为电磁场理论, 因为它必须涉及电体和磁体附近的空间,它也可以称为动力理论 ,因为它假设在这一空间存在着运动的物质,观测到的电磁现象 正是这一运动物质引起的。”接着,麦克斯韦全面阐述了电磁场 的含义,他指出:“电磁场是包含和围绕着处于电或磁状态的物 体的那部分空间,它可能充有任何一种物质。”
麦克斯韦方程组的漫漫长路
麦克斯韦的工作本来应是一个成功的创举,但是在当时却遭 到严重的质疑,他最亲密的同事都表示怀疑。
➢ 当时英国科学界的领袖汤姆森爵士就是持最强烈反对态度的怀疑者之一,根本 不相信可能存在位移电流这回事。他的反对很正常,想象在充满原子的电介质 中存在位移电流是一回事,想象它在真空中形成就是另一回事,因为没有力学 模型来描述这种环境。维多利亚时代的许多物理学家都无法接受没有力学模型 的理论。
电磁学发展简史
欧姆定律
➢ 欧姆(1787-1854),德国人。在傅立叶 的热传导理论的启发下进行的电学研究。 他将付里叶在热学中提出的热流、热阻, 类比电学中的电流、电阻,温度差类比电 势差。认为导线中两点之间的电流也许正 比于这两点间的某种推动力之差。
➢ 欧姆通过实验验证,在1826年发现了欧 姆定律——在同一电路中,通过某段导体 的电流跟这段导体两端的电压成正比, 跟这段导体的电阻成反比。使与电流相 关的物理量可以测定和推出。人们为纪念 他,将电阻的单位定为“欧姆”
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电磁学发展简史
电磁感应定律和楞次定律
➢ 通过奥斯特实验,法拉第认为电与磁是一对 和谐的对称现象,经过10年探索,于1831 年 发现了电磁感应定律,即交变磁场产生电场 。磁生电的实现,宣告了电气时代的到来。
➢ 1833 年,愣次对法拉第定律进行深入研究,又提出一个新发 现:线圈中感生电流的方向总是使它自己所产生的磁场抵 抗原有磁场的变化,楞次定律表明电磁感应所产生的新能 量,要靠消耗原有磁场的变化,是电磁现象的能量守恒定 律。至此,电磁感应定律基本完善了。
止电荷之间的相互作用力与它们之间的 距离的平方成反比,与它们的电量乘积 成正比,这就是著名的库仑定律。
➢库仑定律的建立使电磁学研究 从定性走上了定量的道路。 , 使电磁学真正成为一门科学。
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电磁学发展简史
二.从静电到‘动电’(电流)
➢ 1780 年意大利人伽伐尼发现两种不同金 属接触时就会产生电,这是由两种金属 表面不同的电子逸出功所产生的接触电势 差而形成
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电磁学发展简史
三.电生磁
自吉尔伯特开始以来的二百多年,电和磁一直是毫无关 系的两门学科,围绕电与磁寻找自然现象之间的联系, 成为一种潮流。
➢ 17世纪初,吉尔伯特断言,他们之间没有因果关系。库仑也 持相同观点。
➢ 奥斯特(1777-1851),丹麦人。经过大 量实验,1820年奥斯特发现通电导线周 围小磁针发生偏转,展示了电与磁之间 存在联系的首个证据。
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麦克斯韦方程组的漫漫长路
安培的超距作用电磁理论
➢ 19世纪20年代,安培从电流与电流之间的相互作用出 发,把磁性归结为电流之间的相互作用,提出了‘分 子电流’假说。他通过一系列精确实验,定量研究电 流之间的相互作用,推出了普遍的电动力公式。
➢ 然而,安培的电动力公式是建立在超距作用的基础 上。安培遵循牛顿的路线,认定电流元之间的相互 作用力是电磁现象的核心,电流元之间存在超距作 用,就象万有引力一样,因此安培把自己的理论称 为电动力学。由于电磁相互作用和引力作用有根本 的区别,所以安培的电动力公式遇到了万有引力定 律所没有的困难和矛盾。
➢ 1861年发表《论物理力线》,建立‘分子涡旋’模型,这个力学 视角模型有助于描述一系列电磁现象,并且为‘位移电流’这一 新概念奠定了基础。位移电流并不是真的电流。它是描述变化电 场在某一特定区域产生磁场的方法,就像电流产生磁场那样。在 麦克斯韦的模型中,如果电场的变化导致涡流介质中粒子位置的 瞬时变化,粒子位移的变化形成了电流,麦克斯韦称之为‘位移 电流’。增加这一概念之后,麦克斯韦估计出了电磁波在真空中 的传播速度,发现与光速相等,因此预见光是一种电磁波。
➢ 富兰克林的工作,揭开了雷电的奥秘,统 一了“天电”和“地电”,震惊了科学 界。富兰克林还将其发现转化为应用—— 避雷针诞生了。
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电磁学发展简史
从定性到定量——库仑定律
➢ 库仑(1736-1806),法国科学家。 ➢ 1785年库仑发明“库仑扭秤”,用它来
测量两个静电荷之间的作用力。 ➢ 通过精巧的扭秤试验,库仑测定了两个静
150年前,詹姆斯.克拉克.麦克斯韦指明了通向现 代科技的道路
➢ 要纪念伟大的物理学家麦克斯韦,绝不缺少场合
➢ 这个世界的大部分信息——光、电场和磁场的基本定律——都 可以归结为4个简单的方程式。这些方程现在统称为麦克斯韦方 程组,是工程和物理入门教科书的必备内容。
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麦克斯韦方程组的漫漫长路
➢ 安培的电动力学能说明一些电磁现象,能够定量计算,但是它不 能说明电磁感应,也没有包括库仑定律,对静电领域无能为力。
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麦克斯韦方程组的漫漫长路
纽曼和韦伯的大陆派电动力学
➢ 不久安培的学说传到德国,形成了大陆派电动力学。 纽曼和韦伯是这个学派的代表。
➢ 1845年,纽曼提出了电磁感应定律的数学表达式。
电磁场、电磁波与无线技术的起源、 发展及应用概述
华中科技大学 电子信息与通信学院 电子工程系
2016.5.18
我们现在已经知道…
➢ 电与磁密不可分:不断变化的磁场会产生电场,而电流和不 断变化的电场又会产生磁场
➢ 可见光只是很宽的电磁波谱中的一段,其辐射由振荡电场和 磁场构成
这些知识不是凭空冒出来的,来源于几百年电磁学的发展2
18世纪末到19世纪初,描述电场、磁场的性质以及电、磁 场相互关系的库仑定律、高斯定理、安培定律、法拉第电磁 感应定律已经相继建立,法拉第关于力线和场的概念已经提 出,标志着建立统一电磁理论的条件已经具备。
许多科学家都对这一课题作出了探索:
➢ 安培的超距作用电磁理论 ➢ 纽曼和韦伯的大陆派电动力学 ➢ 法拉第和麦克斯韦的近距作用电磁理论
➢ 这篇论文中麦克斯韦提出了电磁场的普遍方程组,用数学运算描 述了电学和磁学的联系,以及电和磁一旦生成,如何一起移动形 成电磁波。
➢ 不过1865年麦克斯韦提出的方程组共20个方程,包括20个变量。
这项工作是现代电磁学的基础,为物理学家和工程师们提供 了计算电荷、电场、电流和磁场之间关系的工具
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➢ 电流的磁效应的发现,建立了电与磁的联
系,开辟了物理学的新领域──电磁学。
为了纪念他,1934年起,磁场强度单位
Байду номын сангаас
命名为‘奥斯特’
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电磁学发展简史
安培定则和安培环路定律
➢ 安德烈·安培(1775-1836),法国物理 学家。在电磁作用方面的研究成就卓著。
➢ 1820年,在奥斯特实验启发下,安培研 究发现可以用右手来表示电流的方向和它 的磁场方向之间的规律,这就是安培定则 或右手螺旋定则。 。
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电磁学发展简史
➢ 1600年,英国的吉尔伯特发表《论磁学》,对于磁石的各种 基本性质作了系统的定性描述。把经摩擦的琥珀等能吸引轻 小物体的性质称为“电的”(electric)。——当时主要的研 究方法就是思考,而吉尔伯特主张真正的研究应该以实验为 基础,他提出这种主张并付诸实践,在这点上,可以说吉尔 伯特是近代科学研究方法的开创者。
➢ 公元前585年,古希腊哲学家泰勒斯已记 载了在到当时的希腊人通过摩擦琥珀吸引 羽毛,用磁铁矿石吸引铁片的现象,曾对 其原因进行过一番思考。在相当长时间琥 珀与磁石的性质被看成是其固有的性质。
➢ 在东方,中国人民早在两千多年前汉(公 元前206-公元220年)朝,就发现了天 然的磁石特性。古代的能工巧匠把磁石打 磨成勺形,放在青铜制成的底盘上。这个 磁勺在底盘上停止转动时,勺柄指的方向 就是正南,这就是我国祖先发明的世界上 最早的指示方向的仪器,叫做司南。
运动电荷(电流)周围存在磁场,而电和磁又是有相互 联系的,那么磁场是否可以产生电场呢?
➢ 迈克尔.法拉第(1791-1867) 十九世纪最伟大的实验物理学家之一, 同时又是杰出的化学家和自然哲学家,他 在电磁学研究方面的卓越贡献如同伽利略 、牛顿在力学方面的贡献一样,具有划时 代的意义。
➢ 最杰出的工作是电磁感应的发现和场的概 念的提出。
➢ 1663年,盖里克发明了摩擦起电机; ➢ 1720年,英国牧师格雷研究了电的传导现象,发现导体和绝
缘体的区别;
➢ 1733年,杜非分别了两种电,松脂电和玻璃电 ➢ 1746年,富兰克林提出了正电、负电的概念,一直沿用至今

➢ 1745年,荷兰莱顿城莱顿大学教授马森布洛克发明了莱顿瓶 ,为贮存电荷找到了一个方法。
➢ 稳恒磁场中,磁感应强度B沿任何闭合路 径的线积分,等于这闭合路径所包围的各 个电流的代数和乘以磁导率。这个结论称 为安培环路定理,揭示了磁现象的电本质
➢ 安培第一个把研究动电的理论称为“电动 力学”,为了纪念他在电磁学上的杰出贡 献,电流的单位“安培”以他的姓氏命名
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电磁学发展简史
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