[电子教案]电磁场与电磁兼容 (44)

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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 电磁场的定义与特性1.2 电磁场的基本方程1.3 电磁场的边界条件1.4 电磁场的能量与辐射第二章：静电场2.1 静电场的基本方程2.2 静电场的边界条件2.3 静电场的能量与能量密度2.4 静电场的势与电场强度第三章：稳恒磁场3.1 稳恒磁场的性质3.2 稳恒磁场的磁感应强度3.3 磁场的基本方程3.4 磁场的边界条件第四章：电磁波的基本概念4.1 电磁波的产生与传播4.2 电磁波的波动方程4.3 电磁波的能量与动量4.4 电磁波的极化与反射、折射第五章：电磁波的传播与应用5.1 电磁波在自由空间的传播5.2 电磁波在介质中的传播5.3 电磁波的辐射与天线理论5.4 电磁波的应用（如无线通信、微波炉等）第六章：电磁波的波动方程与群速度6.1 电磁波的波动方程6.2 电磁波的相速度与群速度6.3 电磁波的色散现象6.4 电磁波的传播特性分析第七章：电磁波的极化与散射7.1 电磁波的极化类型与极化率7.2 电磁波的圆极化与线极化7.3 电磁波的散射现象及其原理7.4 电磁波散射的应用（如雷达、遥感等）第八章：电磁波在天线理论与辐射中的应用8.1 天线的基本原理与类型8.2 天线的辐射特性与方向性8.3 天线的设计与优化8.4 电磁波在天线辐射中的应用（如无线通信、广播等）第九章：电磁波在介质中的传播与波导9.1 电磁波在均匀介质中的传播9.2 电磁波在非均匀介质中的传播9.3 波导的基本概念与特性9.4 波导中的电磁波传播与应用第十章：电磁波在现代科技领域的应用10.1 无线通信与电磁波10.2 微波炉与电磁波10.3 雷达技术与电磁波10.4 光学与电磁波（如光纤通信、激光等）10.5 电磁波在其他领域的应用（如医学、工业等）重点和难点解析重点一：电磁场的基本概念补充说明：电磁场的定义是电荷产生的一种场，具有能量和动量。

基本方程包括高斯定律、法拉第感应定律和安培定律。

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。

电磁兼容原理实验教案

电磁兼容原理实验教案一、实验目的1. 理解电磁兼容的基本概念。

2. 掌握电磁兼容的基本设计原则。

3. 学习电磁兼容的实验方法和技巧。

4. 培养实验操作能力和团队协作能力。

二、实验原理1. 电磁兼容的基本概念：电磁兼容是指电子设备或系统在同一电磁环境中能正常工作，并不干扰其他设备正常工作的能力。

2. 电磁兼容的基本设计原则：a) 屏蔽：采用金属屏蔽或导电涂层等方法减少电磁干扰。

b) 滤波：利用滤波器去除电源线和信号线上的干扰信号。

c) 接地：合理设置接地，降低设备之间的干扰。

d) 布线：按照电磁兼容原则进行合理布线，减少信号间的相互干扰。

三、实验器材与设备1. 实验桌椅2. 计算机3. 示波器4. 信号发生器5. 功率放大器6. 接收器7. 屏蔽盒8. 滤波器9. 接地线10. 导线四、实验内容与步骤1. 实验一：电磁干扰的产生与检测a) 连接信号发生器、功率放大器和接收器。

b) 设置信号发生器产生一定频率的信号。

c) 通过功率放大器放大信号，观察接收器接收到的干扰信号。

d) 分析干扰产生的原因和特点。

2. 实验二：屏蔽对电磁干扰的影响a) 在实验一的基础上，加入屏蔽盒。

b) 将信号发生器、功率放大器和接收器放入屏蔽盒内。

c) 重复实验一的操作，观察屏蔽对电磁干扰的影响。

d) 分析屏蔽的作用和效果。

3. 实验三：滤波对电磁干扰的影响a) 在实验一的基础上，加入滤波器。

b) 将滤波器串联在信号发生器和功率放大器之间。

c) 重复实验一的操作，观察滤波对电磁干扰的影响。

d) 分析滤波的作用和效果。

4. 实验四：接地对电磁干扰的影响a) 在实验一的基础上，合理设置接地。

b) 将信号发生器、功率放大器和接收器分别接地。

c) 重复实验一的操作，观察接地对电磁干扰的影响。

d) 分析接地的作用和效果。

5. 实验五：布线对电磁干扰的影响a) 在实验一的基础上，按照电磁兼容原则进行布线。

b) 重复实验一的操作，观察布线对电磁干扰的影响。

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：电磁场与电磁波概述1.1 电磁场的概念电场和磁场的定义电磁场的性质和特点1.2 电磁波的产生和传播电磁波的定义和特点麦克斯韦方程组与电磁波的产生电磁波的传播特性1.3 电磁波的分类和应用无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的特点和应用电磁波谱的概述第二章：电磁场的基本方程2.1 电场和磁场的基本方程高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培定律的表述边界条件和解的存在性2.2 波动方程和传播特性电磁波的波动方程波的传播方向、波速和波长之间的关系横波和纵波的特性2.3 电磁场的能量和辐射电磁场的能量密度和能量流密度辐射阻力和辐射功率天线辐射和接收的原理第三章：电磁波的传播和散射3.1 均匀介质中的电磁波传播均匀介质中电磁波的传播方程电磁波的传播速度和相位常数电磁波的极化特性3.2 非均匀介质中的电磁波传播非均匀介质中电磁波的传播方程非均匀介质对电磁波传播的影响波的折射、反射和透射3.3 电磁波的散射散射现象的定义和分类散射方程和散射矩阵散射cross section 和散射截面第四章：电磁波的辐射和接收4.1 电磁波的辐射辐射现象的定义和分类天线辐射的原理和特性辐射阻力和辐射功率的计算4.2 电磁波的接收接收天线和接收电路的设计与分析噪声和信号的接收与处理接收灵敏度和信噪比的计算4.3 电磁波的应用无线通信和广播技术雷达和声纳技术医学成像和治疗技术第五章：电磁波的数值方法和计算5.1 电磁波的数值方法概述数值方法的定义和特点常见数值方法的原理和应用5.2 有限差分时域法（FDTD）FDTD方法的原理和算法FDTD模型的建立和求解过程FDTD法的应用实例5.3 有限元法（FEM）FEM方法的原理和算法FEM模型的建立和求解过程FEM法的应用实例第六章：电磁波的测量与实验技术6.1 电磁波测量概述电磁波测量的目的和意义电磁波测量方法和技术6.2 电磁波的发射与接收实验实验设备的组成和功能发射与接收实验的步骤和注意事项实验数据的处理与分析6.3 电磁波的反射与折射实验实验设备的组成和功能反射与折射实验的步骤和注意事项实验数据的处理与分析第七章：电磁波在特定介质中的传播7.1 电磁波在均匀介质中的传播均匀介质中电磁波的传播特性电磁波在导体和绝缘体中的传播7.2 电磁波在非均匀介质中的传播非均匀介质中电磁波的传播特性电磁波在多层介质中的传播7.3 电磁波在复杂介质中的传播复杂介质中电磁波的传播特性电磁波在生物组织、大气等介质中的传播第八章：电磁波的应用技术8.1 无线通信与广播技术无线通信与广播系统的工作原理调制与解调技术信号传输与接收技术8.2 雷达与声纳技术雷达与声纳系统的工作原理脉冲信号处理与距离测量目标识别与跟踪技术8.3 医学成像与治疗技术医学成像技术的工作原理与应用磁共振成像（MRI）与X射线成像电磁波在医学治疗中的应用第九章：电磁波的防护与安全9.1 电磁波的防护原理电磁波防护的方法与技术电磁屏蔽与吸收材料的应用电磁防护材料的研发与评价9.2 电磁波的安全标准与规范电磁波辐射的安全限值与标准电磁兼容性与电磁干扰控制电磁波辐射的环境影响与监管9.3 电磁波防护与安全的实际应用电磁波防护在电子设备与通信系统中的应用电磁波防护在医疗与生物领域的应用电磁波防护在日常生活与工作中的应用第十章：电磁波的展望与未来发展趋势10.1 电磁波技术在通信领域的展望5G与6G通信技术的发展趋势量子通信与卫星通信技术的应用无线充电与智能物联网技术的发展10.2 电磁波技术在科研领域的展望电磁波在暗物质探测与宇宙观测中的应用电磁波技术在材料科学与环境工程中的应用电磁波技术在生物医学与基因工程中的应用10.3 电磁波技术在社会生活中的影响电磁波技术对人类生活的影响与改变电磁波技术在教育与娱乐领域的应用电磁波技术在智能家居与交通工具中的应用重点和难点解析第一章中电磁场的概念和电磁波的产生传播是基础，需要重点关注电磁场的性质和特点，以及麦克斯韦方程组与电磁波产生的关系。

电磁兼容基础教学设计

电磁兼容基础教学设计1. 前言电磁兼容(EMC)是指电子设备在各种电磁环境下，正常工作而不干扰周围其他电子设备、系统及其它设备在同一电磁环境下正常工作的能力。

本文旨在设计一套电磁兼容基础教学，形成衔接企业需求的电磁兼容人才培养体系。

2. 基本理论首先，设计师需要掌握与电磁兼容相关的基本理论。

包括：•电磁波的概念、传播特性和特征参数。

•传导干扰、辐射干扰、电磁场的相互作用机理，以及它们在电磁兼容中的意义。

•电磁兼容的基本知识、规律及典型事例。

•电磁兼容技术与电磁兼容测试的基本思想和方法。

3. 实验和实践掌握基本理论后，学生需要进行实验和实践，加深对电磁兼容的理解和掌握基本方法。

实验和实践包括：1.基本测试方法实验学生需要了解最基本的电磁兼容测试方法，并能解释测试结果与其他因素之间的关系。

可以为学生提供以下指导：•传导干扰测试•辐射干扰测试•EMC检测及解决方案的基本理解•电磁场建模与电磁场分析的基本概念•设计中的EMC原则和必须考虑的因素2.电磁兼容问题的解决方案实验在掌握基本方法后，学生需要进行更加细致的实践，以制定适当的电磁兼容解决方案。

包括：•指导学生在设计中考虑EMC因素，提高EMC兼容性•针对学生提供典型的EMC测试器件以模仿现实场景环境下的干扰现象•帮助学生建立实验设备并执行基本实验，让学生扮演设计中的EMC策略制定者•帮助学生了解并提高识别和诊断EMC问题的能力4. 教学方法及考核在实践环节之后，我们需要进行考核，以检验学生对于电磁兼容的理解和应用能力。

教学方法和考核包括：•提供模拟测试器件，要求学生依据模拟测试数据判断干扰特性•辅导学生设计和实施实验，如传导干扰测试和辐射干扰测试•可以提供线上考核，让学生以电脑操作实验方式进行考核，前提本教程中所列实验学生已经完成5. 结语通过以上方法，在基础理论和实践操作方面的双重支撑，我们相信学生可以更好的把握电子设备的EMC问题。

协调人不断探索以市场需求为导向的电磁兼容人才培养体系，以期能为企业提供更优秀的EMC工程师。

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (25)

解：⑴ 选取适当的坐标系电流分布具有轴对称性，∴选柱坐标并标出源点和场点坐标 ⑵ 将被积函数、变量用坐标变量表示
Idl = azIdz z = z - tan dz = - sec2 d
z
l
z
2
P•(,0,z)
2 dz´ z´ R 1
O
l
2 I
Idl = - azI sec2 d aR = a cos + azsin
I1dl1 、I2dl2 （Am）——线电流的电流元
容易证明 F12 = - F21 ——符合牛顿第三定律
F12
0
4π
c2
I2dl2 (I1dl1 aR )
c1
R2
c2
c1 dF12
dF12
0
4π
I2dl2 (I1dl1 aR ) R2
—— I1dl1 对I2dl2 的作用力
但
dF12 dF21
z l 2
2 (z l )2
2
若 l 无限长，则
1
π 2
,
π a2 2
B
a
0 I 2π
例4.2 求通流 I 的细圆环在轴线上的磁场，圆环半径为a 。
解：（1）电流分布具有轴对称性， ∴选圆柱坐标系
z
(0,0,z）
（2）Idl = aIad
R
R = -a a+ azz R = (z2+a2)1/2
B 0
4π
s
Js aR R2
dS
式中 J 与 Js 是位置的函数，即J = J (r´) ，Js= Js (r´)
磁场与静电场相比较：
B 0 J (r) aR d 4π R2

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (34)

⑸熟练使用波动方程求解电磁场的解；
重点要求
熟练利用麦克斯韦方程、边界条件解决正弦电场和磁场的互求问题及源分布。
第五章
时变电磁场
电磁感应定律
全电流定律
Maxwell方程组
分界面上衔接条件动态位A ,
达朗贝尔方程正弦电磁场坡印亭定理与坡印亭矢量电磁辐射( 应用 )
时变场知识结构框图
基本内容和要求
⑴掌握法拉第电磁感应定律的内容并会计算； ⑵了解位移电流的假说； ⑶熟记麦克斯韦方程及边界条件； ⑷熟练使用麦克斯韦方程和边界条件求解电磁场；

电磁场与电磁波电子教案

12第五章均匀平面波在无界空间中的传播几个重要概念抱负媒质：导电率为零的媒质，也称无耗媒质。

平面波：波阵面为平面的电磁波。

均匀平面波：等相面为平面，且在等相面上，电、磁场量的振幅、方向、相位处处相等的电磁波。

一、亥姆霍兹方程的平面波解无源区 ρ = 0, J= 0均匀、各向同性抱负媒质， ∇ 2 E + k 2 E = 0⇒ ∂ 2 E ∂x 2 + ∂ 2 E ∂y 2 + ∂ 2 E ∂z 2+ k 2 E = 0考虑沿 z 方向传播的均匀平面波，E⇒ E (z )、E (z )x yH ⇒ H xd 2 E(z )、H (z )y则xdz 2+ k 2 E = 0xd 2 E ydz 2+ k 2 E = 0yd 2Hxdz 2+ k 2 H = 0xd 2 Hydz 2+ k 2 H = 0y二阶常微分方程，形式一样，解也一样。

其解： E x(z ) = A e - jkz + A e jkz ——解的复数形式待定常数，由边界条件确定E (z ,t ) = Re[(A e - jkz + A e jkz )e j ωt ] - - - 瞬时表达式 x 1 2= E cos(ωt - kz + ϕ 1m1) + E 2mcos(ωt + kz + ϕ )2解的物理意义：1〕 A e - jkz ⇒ E cos(ωt - kz + ϕ )11m1由图 5.1.4 可知，随时间t 增加,波形向+z 方向平移,故为表示向+z 方向传播的均匀平面波函数,同理, e jkz 向-z 方向传播的均匀平面波函数.ω με f με μεεr⎪ k 2) 平面波解的物理意义表示沿Z 方向(+Z,-Z)传播的均匀平面波的合成波. 二、传播特性以+z 方向传播的均匀平面波为例E = e ˆ x E ee - j (kz -ϕ)或E xm= e ˆ E x xm cos(ωt - kx + ϕ)⎧ r = e ˆx + e ˆ y + e ˆ z = ke ˆ空间任意点矢径 ⎨ x y zz⎩ k • r = kz = ke ˆ • r z沿+ z 方向传播的平面波波的等相面是垂直于Z 轴的平面且为常数。

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：电磁场与电磁波概述1.1 电磁场的概念电场和磁场的基本性质电磁场的产生和变化1.2 电磁波的产生和传播电磁波的种类和特点电磁波的产生机制电磁波的传播特性1.3 电磁场与电磁波的应用电磁场在通信技术中的应用电磁波在医疗诊断中的应用第二章：静电场2.1 静电场的基本性质静电力和库仑定律电场强度和电势差2.2 静电场的能量和能量密度静电场的能量静电场的能量密度2.3 静电场的边界条件静电场的边界条件电场的连续性和跳跃性第三章：稳恒磁场3.1 稳恒磁场的基本性质磁场强度和磁感应强度安培环路定律3.2 磁场对电流的作用洛伦兹力和安培力磁场对电流的作用规律3.3 磁场的能量和能量密度磁场的能量磁场的能量密度第四章：电磁波的产生和传播4.1 电磁波的产生机制麦克斯韦方程组电磁波的产生过程4.2 电磁波的传播特性电磁波的波动方程电磁波的传播速度4.3 电磁波的能量和能量密度电磁波的能量电磁波的能量密度第五章：电磁波的应用5.1 电磁波在通信技术中的应用无线电通信和微波通信电磁波的天线原理5.2 电磁波在医疗诊断中的应用磁共振成像（MRI）微波热疗和电磁波治疗5.3 电磁波在其他领域的应用电磁波在能源传输中的应用电磁波在环境监测中的应用第六章：电磁波的波动方程与传播特性6.1 电磁波的波动方程电磁波的数学描述电磁波的波长、频率和波速6.2 电磁波的传播特性电磁波的直线传播电磁波的衍射和干涉6.3 电磁波的极化电磁波的偏振现象电磁波的圆极化和线极化第七章：电磁波的辐射与接收7.1 电磁波的辐射电磁波的发射过程天线辐射原理7.2 电磁波的接收电磁波的接收原理接收天线和放大器的设计7.3 电磁波的辐射和接收的应用无线电广播和电视传输卫星通信和导航系统第八章：电磁波的传播环境与衰减8.1 电磁波的传播环境自由空间中的电磁波传播导引波和波导传播8.2 电磁波的衰减电磁波在介质中的衰减电磁波的散射和反射8.3 电磁波的传播环境与衰减的影响因素天气和气候对电磁波传播的影响障碍物和遮挡对电磁波传播的影响第九章：电磁波的调制与解调9.1 电磁波的调制调幅和调频调相和复合调制9.2 电磁波的解调解调原理和方法解调电路的设计9.3 电磁波的调制与解调的应用无线通信和广播传输数据传输和网络通信第十章：电磁波的测量与监测10.1 电磁波的测量原理与方法电磁波的测量仪器和设备电磁波的测量技术和方法10.2 电磁波的监测与分析电磁波的监测原理和设备电磁波的频谱分析和信号处理10.3 电磁波的测量与监测的应用电磁兼容性分析和测试电磁环境监测和保护第十一章：电磁波在特定介质中的传播11.1 电磁波在均匀介质中的传播介质的电磁特性电磁波在介质中的传播方程11.2 电磁波在非均匀介质中的传播非均匀介质的特点电磁波在非均匀介质中的传播规律11.3 电磁波在特定介质中传播的应用电磁波在地球物理勘探中的应用电磁波在生物医学成像中的应用第十二章：电磁波的辐射与天线技术12.1 电磁波的辐射机制开放电荷和辐射场电磁波的辐射功率和辐射强度12.2 天线的基本原理与设计天线的作用和分类天线的辐射特性与设计方法12.3 电磁波的辐射与天线技术的应用无线通信和卫星通信的天线设计天线在雷达和导航系统中的应用第十三章：电磁波与物质的相互作用13.1 电磁波与物质的相互作用原理电磁波的吸收、反射和散射电磁波在物质中的传播过程13.2 电磁波在生物组织中的传播生物组织的电磁特性电磁波在医学成像中的应用13.3 电磁波与物质相互作用的应用电磁波在材料科学中的应用电磁波在环境监测中的应用第十四章：电磁波的安全与防护14.1 电磁波的安全性分析电磁波的生物效应电磁波的安全标准与规范14.2 电磁波的防护技术电磁屏蔽和吸波材料电磁波的防护设计与实施14.3 电磁波的安全与防护的应用电磁兼容性设计电磁环境保护和电磁辐射控制第十五章：电磁波的前沿领域与展望15.1 电磁波的前沿研究课题量子电动力学与高能电磁波极端条件下的电磁波传播15.2 电磁波技术的创新与发展新型天线技术与阵列处理智能材料与电磁波调控15.3 电磁波的应用前景与挑战未来通信系统的展望电磁波在可持续能源中的应用重点和难点解析重点：电磁场与电磁波的基本概念、原理、应用和发展前景。

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (50)

8.3 变频器应用中Байду номын сангаас电磁兼容应用
一.干扰来源
（1）过压、欠压、顺时掉电；（2）浪涌、跌落；（3）尖峰电压脉冲；（4）射频干扰。
二.传播方式
1．电路耦合方式
即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电动机的运转特性。显然，这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。
（1）设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线。
（2）其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行。
习题 8-3
二.传播方式
2．感应耦合方式当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路靠得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有以下两种：（1）电磁感应方式，主要的电流干扰信号; （2）静电感应方式，主要的电压干扰信号。
3 ．空中辐射方式即以电磁波方式向空中辐射，这是高频谐波分量的主要传播方式。
三.电磁兼容对策
1．干扰的隔离
所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。
三.电磁兼容对策
2．设置滤波器
（1）输入滤波器：通常有以下两种。线路滤波器。主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。辐射滤波器。主要由高频电容器构成。它将吸收频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。（2）输出滤波器：也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分，不但起到抗干扰的作用，而且能削弱电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (18)

•〓 Ci0 3Cij
2
Ci0 3
3Cij
1
〓 Cp
Cp •
2
Cp 3
Ci0= C10= C20= C30
Cij = C12 = C13= C23
Cp = Ci0 + 3Cij
习题 2.48 2.49
n, ji
令 Cij =-ij
及
Ci0 i1 i2 in ij
j0
则即
q1 C101 C12 (1 2 ) C1n (1 n )
q2
C21 ( 2 1 ) C20 2
C2n ( 2
n )
qn Cn1 ( n 1 ) Cn2 ( n 2 ) Cn0 n
设多导体静电独立系统中，导体间都是线性介质，第i个导体
带电量为qi，电位为i，则每个导体电位可利用叠加原理求得
三导体静电独立系统
1 p10q1 p12q2 p1n qn
2 p21q1 p20q2 p2n qn
n pn1q1 pn2q2 pn0qn
pij——电位系数与所有导体几何条件有关
1 ++
+
+
2
3
-- -
-
C12
2 〓 C20
〓
1
C23 ) 〓
C10
C13 3 〓 C30
Cp
静电网络的等效电容（工作电容）：
〓
CP
C12
C10C20 C10 C20
C12
〓
C10
〓C20
电力工程常用的三芯电缆（结构对称）：
1 23
〓 C10
C12
C13
3Cij
Ci0
q1 C10U10 C12U12 C1nU1n

电子系统电磁兼容基础教案

电子系统电磁兼容基础教案教案：电子系统电磁兼容基础教案目标：本节课将帮助学生了解电磁兼容的概念、原理和应用，培养学生对电子系统电磁兼容工作的基本认识和操作能力。

教学重点：1. 电磁兼容的定义和重要性；2. 电磁干扰的原因和分类；3. 电磁兼容措施的基本原理和方法。

教学难点：电磁兼容工作的实际应用和问题解决。

教学准备：1. 幻灯片或黑板；2. 实例展示工具。

教学过程：一、导入（5分钟）请学生以小组形式讨论一下，我们生活中有哪些电子设备的使用受到电磁干扰的影响，以及这些干扰可能对设备造成的损害。

二、概念解释与案例分析（15分钟）1. 讲师解释电磁兼容的定义，并简要介绍电磁兼容的重要性。

2. 通过案例分析，让学生理解电磁干扰的原因和分类。

三、电磁兼容措施的基本原理与方法（30分钟）1. 通过幻灯片或黑板，讲师介绍电磁兼容措施的基本原理，包括共模抑制、加强屏蔽和滤波等方法。

2. 通过实例展示工具，让学生了解一些具体的电磁兼容措施方法。

四、电磁兼容问题解决（25分钟）1. 分组练习：请学生根据给定的电磁干扰问题，设计出相应的电磁兼容解决方案。

2. 学生报告：每个小组选择一道题目进行解答，讲解自己的解决方案。

其他小组进行评价和提问。

五、总结与展望（10分钟）讲师总结本节课的内容，强调电磁兼容工作在现代电子系统中的重要性。

并展望未来，电磁兼容工作将面临的挑战和发展方向。

教学延伸：1. 资料扩展：推荐学生查阅相关的电磁兼容标准和资料，进一步了解电磁兼容领域的最新发展。

2. 实践应用：组织学生参与电磁兼容实践活动，如参观电子设备生产厂家和相关研究机构。

师生互动：1. 学生在小组讨论环节中进行充分的交流和思考；2. 学生通过分组练习和报告，展示自己的解决方案，进行互动和讨论。

教学评价：1. 学生讨论和分组练习中的表现；2. 学生对电磁兼容概念和措施的理解；3. 学生对电磁兼容问题解决的能力。

教学扩展：1. 布置作业：要求学生独立完成一份关于电磁兼容的研究报告，包括电磁兼容的发展历程、现状和未来趋势。

电磁兼容原理实验教案

一、教案基本信息1. 教案名称：电磁兼容原理实验教案2. 适用课程：电磁学、电磁兼容性原理、电子工程3. 课时安排：2学时4. 实验目的：(1) 了解电磁兼容的概念及其重要性；(2) 掌握电磁兼容的基本原理；(3) 学习电磁兼容的设计方法和实验技巧；(4) 培养学生的动手实践能力和团队协作精神。

5. 实验器材：电脑、示波器、信号发生器、滤波器、电磁屏蔽材料等。

二、教学内容与步骤1. 教学内容：(1) 电磁兼容的基本概念；(2) 电磁兼容的原理及其影响因素；(3) 电磁兼容的设计方法；(4) 电磁兼容实验的操作步骤及技巧。

2. 教学步骤：(1) 介绍电磁兼容的基本概念，让学生了解电磁兼容的重要性；(2) 讲解电磁兼容的原理及其影响因素，引导学生思考电磁兼容的实际应用；(3) 教授电磁兼容的设计方法，让学生掌握如何进行电磁兼容设计；(4) 分组进行实验，让学生动手实践，培养团队协作精神。

三、教学方法1. 讲授法：讲解电磁兼容的基本概念、原理及其影响因素；2. 案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解电磁兼容的设计方法；3. 实验操作法：分组进行实验，培养学生的动手实践能力；4. 小组讨论法：在实验过程中，鼓励学生相互交流、讨论，培养团队协作精神。

四、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，评价学生的参与度；2. 实验报告：评估学生的实验报告，了解学生对实验原理、操作步骤及实验结果的理解和掌握程度；3. 小组讨论：评价学生在小组讨论中的表现，包括观点阐述、沟通交流和团队协作等方面。

五、教学资源1. 教材：电磁学、电磁兼容性原理等相关教材；2. 网络资源：相关电磁兼容的学术论文、案例分析等；3. 实验器材：电脑、示波器、信号发生器、滤波器、电磁屏蔽材料等。

4. 课件：制作精美的课件，辅助讲解电磁兼容的基本概念、原理及其影响因素。

六、教学重点与难点1. 教学重点：(1) 电磁兼容的基本概念；(2) 电磁兼容的原理及其影响因素；(3) 电磁兼容的设计方法；(4) 电磁兼容实验的操作步骤及技巧。

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (17)

ln
C2 R
1
2
1
2π 0
(l
ln
C1 R
l ln
C2 ) R
l ln
C1
l ln
C2
2π0 2 h2 2h cos 2π0 2 h2 2hcos
系统边界条件： (a,, z) 0
l ln
C1
l ln
C2
0
2π0 a2 h2 2ahcos 2π0 a2 h2 2ahcos
平O面导体 x
( r )z=0= 0
z > 0 空间电位方程：
2 = -q (x，y ，z-h)/0
平面导体的镜像
• z > 0 空间任意点电位：
q q 4π0R 4π0R
z R
(x,y,z)
•q
0, 0
h R
0, 0 O h
• -q
q
1
1
4π0 x2 y2 (z h)2 x2 y2 (z h)2
0, 0 q
q
O-q h
+z h
q接地带电Q的导体球的点电荷镜像：
q 0, 0
a
O
+
Q h
q
-q
0, 0
0, 0 q
q
O
Q-q h
+z h
q a q h
h a2 h
系统边界条件：
( r )r=a=常数
( r )r= 0
r > 0 空间电位方程：
2 = -q (r-h,,)/0
三. 圆柱面镜像法
⒈ 接地导体圆柱外的线电荷镜像系统：
0, 0
a
O
•
h l
ˉ

[电子教案]电磁场与电磁兼容 (31)

2
l
2 l
2
rl/2 (r l / 2)2 R2
rl/2 dr
(r l / 2)2 R2
πn2R2I (r l / 2)2 R2 2
πn2R2I l2 R2 R
l/2
(r l / 2)2 R2
l / 2
n2VI
1
R l
2
R l
L
I
n2V
1
d (dN ) (ndr)πR2B
l 2
O
l
2
r P
πn 2 R 2 I
rl/2
r l / 2
dr
2 (r l / 2)2 R2 (r l / 2)2 R2
πn2R2I
2
l
2 l
2
rl/2 (r l / 2)2 R2
rl/2 dr
(r l / 2)2 R2
πn2R2I
x)2 R2 ]3/ 2
l
l
2
2
x dx
O rP
B nIR2 2
l 2
dx
-l 2
[(r
x)2
R2
]3/ 2
nIR 2
2 R2
l
rx
2
(r x)2 R2 l
2
B
nI
rl/2
rl/2
2 (r l / 2)2 R2 (r l / 2)2 R2
P处 dN = ndr 匝的磁链为
d
R
A(r, )
a
0πa2I sin
4πR 2
c2
b
12
c2
A • dl2
A 2πb
0 πa 2 I
4πR 2
(sin )2πb