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第五讲 近现代电磁学发展
183日
提出电磁感应三要素：磁力线、相对运动、 （2）Faraday 提出电磁感应三要素：磁力线、相对运动、电磁 ） 感应。 感应。
（3）发电机的研制： ）发电机的研制： 根据Faraday发现的电磁感应原理和发电机模型，一个 发现的电磁感应原理和发电机模型， 根据 发现的电磁感应原理和发电机模型 个企业开始研制发电机， 个企业开始研制发电机， • 法国企业家 法国企业家Pixi发明永磁发电机，第一台商用发电机 发明永磁发电机， 发明永磁发电机 是伦敦的商人E.M.Clarke1832年制造的。 年制造的。 是伦敦的商人 年制造的 • 1850年法拉第担任港务局某公司的顾问一年 F.H. 年法拉第担任港务局某公司的顾问一年, 年法拉第担任港务局某公司的顾问一年 Holmes在该公司研制电弧灯照明时，他不但参加过 在该公司研制电弧灯照明时， 在该公司研制电弧灯照明时 试验，而且审查设计方案。试验成功后他写报告说： 试验，而且审查设计方案。试验成功后他写报告说： 产生的光“极其强烈，如此集聚， 产生的光“极其强烈，如此集聚，还消除了阴影和晃 人们不能不为其成功而赞叹！ 动，人们不能不为其成功而赞叹！” • 1868年Simens发明激磁发电机。 发明激磁发电机。 年 发明激磁发电机
2. 静电的发生和规律
（1）摩擦电机和起电盘： ）摩擦电机和起电盘： O.von Guericke 1669年发明，湿布摩擦旋转的硫磺球，可 年发明， 年发明 湿布摩擦旋转的硫磺球， 产生大量静电。 产生大量静电。 Newton 1675年用玻璃球取代硫磺球，产生大量静电，发现 年用玻璃球取代硫磺球， 年用玻璃球取代硫磺球 产生大量静电， 铁粉在磁体周围呈有序排列。 铁粉在磁体周围呈有序排列。 德国人Leupold发明静电启电盘，能连续发静电。 发明静电启电盘， 德国人 发明静电启电盘 能连续发静电。 提出电容、电位和电量等概念。 （2）Henry Cavendish 提出电容、电位和电量等概念。 ） (3) Volta1800发明电池，能连续供动电，发现 发明电池， 发明电池 能连续供动电，发现Q=CV。 。 （4） 对电的本质的认识： ） 对电的本质的认识： • F.Dufay 1733年提出二元电流体说（松脂电、玻璃 年提出二元电流体说（ 年提出二元电流体说 松脂电、 ），提出异性相吸 同性相斥， 提出异性相吸， 电），提出异性相吸，同性相斥， 三种带电方式：摩擦带电、传导带电、感应带电。 三种带电方式：摩擦带电、传导带电、感应带电。
电磁场原理的应用的前景
电磁场原理的应用的前景1. 介绍电磁场原理是电磁学的基础，在现代科技发展中起到了至关重要的作用。
电磁场原理的应用广泛涵盖了通信、能源、医疗、交通、科学研究等众多领域。
本文将探讨电磁场原理应用的前景，并重点介绍其中几个领域的应用案例。
2. 通信领域2.1 无线通信技术电磁场原理是无线通信技术的基础。
通过电磁场的传播和调制，无线通信可以实现远距离的信息传输。
目前，随着5G技术的发展，无线通信的速度和稳定性得到了极大的提升。
未来，基于电磁场原理的无线通信将进一步普及和发展，为人们的生活和工作带来更多的便利。
2.2 光纤通信技术光纤通信是一种利用光信号进行信息传输的通信技术。
光纤通信利用电磁场原理中的光传播特性，能够实现超高速、超远距离的数据传输。
在现代信息社会中，光纤通信技术已经成为主流，随着数据量的不断增长，光纤通信的需求将继续增加。
3. 能源领域3.1 太阳能太阳能是目前最为广泛应用的可再生能源之一。
太阳能的利用依赖于电磁场原理中的光电效应，将太阳能转化为电能供给家庭和工业使用。
随着对可再生能源需求的不断增加，太阳能发电技术将继续得到改进和扩展，为人类提供更为清洁和可持续的能源。
3.2 风能风能是另一种重要的可再生能源。
风能利用电磁场原理中的发电机原理，将风的动能转化为电能。
风能的利用具有可再生、资源广泛等特点，且不产生二氧化碳等污染物，因此备受关注。
未来，风能技术将进一步改进和创新，成为能源领域的主要补充能源之一。
4. 医疗领域4.1 医学影像技术电磁场原理在医学影像技术中起到了至关重要的作用。
例如，核磁共振成像（MRI）利用了原子核在外加磁场中的能级差异，通过电磁场的激励和信号接收，生成人体内部的高清影像。
这种非侵入性的影像技术在医疗诊断中具有重要的地位，并广泛用于疾病的早期检测和治疗。
4.2 生物医学工程生物医学工程是利用电磁场原理研究和应用于医学领域的学科。
例如，心脏起搏器和听力助听器利用了电磁场原理的电刺激效应，对患者进行心脏和听力的辅助治疗。
电磁驱动的发展现状及未来趋势分析
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随着人工智能、物联网、新能源等新兴技术的发展，电磁驱动技术将会更加智能化 、自主化和高效化。
电磁驱动技术的材料、制造、装配等方面将会更加精细和严格，对技术的要求将会 更高。
电磁驱动技术的发展还需要解决一些重大挑战，如高能耗、高成本、技术标准不统 一等问题，需要加强研究和创新。
对未来研究和发展的建议和展望
03
用于精密制造和高端装备领域。
电磁驱动技术的优缺点分析
• 响应速度快：电磁驱动技术具有快速的响应能力，能够适应高速运转和复杂环境下的工作需求。
电磁驱动技术的优缺点分析
01 缺点
02
成本高：电磁驱动技术的设备和材料成本较高，不利
于推广应用。
03
对环境要求高：电磁驱动技术对工作环境和温度等条
件要求较高，需要采取相应的保护措施。
02
电磁驱动技术的发展历 程
电磁驱动技术的起源
电磁驱动技术的起源可以追溯到19世纪初，当时科学家们开 始研究电磁现象，并探索如何利用电磁力驱动物体。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，为电磁 驱动技术奠定了基础。
电磁驱动技术的发展现状
随着科技的不断进步，电磁驱动 技术得到了广泛应用和发展。
03
电磁驱动技术的分类和 应用
电磁驱动技术的分类
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直线型电磁驱动器
利用电磁铁、线圈和永磁 体之间的相互作用，实现 直线运动。
旋转型电磁驱动器
利用电动机、发电机和电 磁铁之间的相互作用，实 现旋转运动。
振动型电磁驱动器
利用电磁铁和线圈之间的 相互作用，产生振动效应 。
电磁驱动技术的应用领域
工程电磁场未来发展方向及前景
工程电磁场相关理论在多个领域的成功应用，促进了各领域的突破性发展。
在未来的各领域的发展中，也离不开电磁场的研究与运用。
在电磁场的诸多应用领域中，以下简单叙述其中的几个应用方面。
1、新型电磁材料科学技术是推动社会进步和经济繁荣的强大动力，而材料科学是科学技术发展得重要基石，新材料的发现和运用是推动科学技术发展的根本动力之一。
人工电磁材料作为一种新型材料，具有天然材料所不具备的独特电磁特性，近年来迅速成为国际上的一个研究热点。
电磁特性的研究在人工电磁材料领域必不可少，电磁学的发展与新型电磁材料的研究也密切相关。
2、磁悬浮技术磁悬浮技术是通过将传感器、控制器、电磁铁以及功率放大器等多个元件进行有效组合从而产生电磁力将物体无机械接触地悬浮起来的一门技术。
其是一门很复杂的多学科综合的技术。
近年来，随着科学家对于电子技术、控制工程、电磁理论以及新型电磁材料的研究，磁悬浮技术取得了突破性的进展，该项技术已经广泛应用于航空、铁路、仪表、机械制造等多个领域，而电磁学在磁悬浮技术中毫无疑问是极为关键的一环。
3、新型电机研究现代电机设计质量要求越来越高，随着应用领域的扩展，各种新型电机应运而出。
电机设计师一个非常复杂的过程，需要考虑多种因素，并不断进行综合和分析，是一个反复调整设计方案和对设计方案进行评价的过程，而电磁设计则是其中非常关键的一步。
4、生命科学领域目前，强磁场生命科学的研究是重要的交叉学科前沿，具有重要的学术研究意义，并且存在重大突破的可能性。
强磁场下新的生物学效应、大梯度强磁场抗磁悬浮技术及应用、强磁场下的铁代谢及其相关疾病研究、强磁场应用于肿瘤治疗的基础与转化研究、强磁场下生命科学和健康医疗研究技术等课题都是基于强磁场在生命科学领域的研究，对未来的生命科学与健康医疗研究具有重要意义。
5、超导磁浮储能技术大规模的风电的并网对电力系统的运行影响比较大，如何在可再生能源比例较高的情况下保证电网的稳定运行，是个很大的挑战，而储能就是一个很好的支撑技术。
电磁技术与社会发展
随着电磁技术的普及和应用，将产生大量相关领域的就业机会，同时 也会对传统产业造成冲击，需要关注就业结构的调整和转型。
如何应对电磁技术的潜在风险
1 2 3
加强监管与标准制定
政府和相关机构应加强对电磁技术的监管，制定 和完善相关标准和规范，确保其安全、可控地发 展。
强化科研与公众教育
加大对电磁技术科研的支持力度，同时加强公众 教育，提高人们对电磁技术的认知和理解，减少 误解和恐慌。
智能化与自适应性
未来的电磁技术将更加注重智能化和自适应性，能够根据 环境和需求自动调整工作状态，提高系统性能和效率。
对未来社会发展的影响与挑战
促进科技进步
电磁技术的发展将推动相关领域的科技进步，如通信、医疗、能源 等领域，为人类社会带来更多福祉。
改变能源结构
高效能的电磁设备将有助于可再生能源的利用和储存，降低对化石 燃料的依赖，促进能源结构的转型。
节能减排与可持续发展
电磁技术作为一种清洁能源技术，具有高效、环保、可再 生的特点，符合可持续发展的要求。例如，电磁能发电技 术可以利用废弃物、生物质等进行发电，实现能源的循环 利用。
电磁技术还可以与可再生能源相结合，提高可再生能源的 利用效率和稳定性，促进节能减排和可持续发展。例如， 电磁储能技术可以用于储存风能、太阳能等可再生能源， 解决其不稳定的问题。
04
电磁技术与环境保护
减少污染排放
电磁技术应用于工业生产中，可以减少废气、废水和固体废 物的排放，降低环境污染。例如，电磁加热技术可以替代传 统的燃烧加热方式，减少燃煤、燃油等产生的废气排放。
电磁技术还可以提高生产效率，降低单位产品的能耗和资源 消耗，从而间接减少污染物的排放。例如，高频电磁感应加 热技术可以高效地加热金属材料，缩短加热时间，节约能源 。
电磁学在通信技术中的应用与发展
电磁学在通信技术中的应用与发展随着现代科技的飞速发展，通信技术已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而电磁学作为通信技术的基础，发挥着重要的作用。
本文将探讨电磁学在通信技术中的应用与发展，并展望其未来的前景。
首先，我们来了解一下电磁学的基本原理。
电磁学是研究电荷在电场和磁场中相互作用的学科。
它的基本原理可以归结为麦克斯韦方程组，这是描述电磁场的四个基本方程。
通过这些方程，我们可以理解电磁波的传播、电磁场的变化以及电磁辐射等现象。
在通信技术中，电磁学的应用非常广泛。
首先，无线通信是电磁学的重要应用之一。
无线通信是指通过无线电波进行信息传输的技术。
无线电波是一种电磁波，它可以在空气中传播，从而实现远距离的通信。
无线通信技术的发展，使得人们可以通过手机、电视、无线网络等设备进行远程通信和信息传递。
这些设备利用了电磁学的原理，将信息转化为电磁信号，并通过无线电波传输到接收设备。
无线通信技术的应用范围越来越广泛，不仅改变了人们的生活方式，也推动了社会的发展。
其次，光通信也是电磁学在通信技术中的重要应用之一。
光通信是指利用光纤作为传输介质，通过光信号进行信息传输的技术。
光纤是一种能够传输光信号的细长光导纤维，其核心是由光纤材料构成。
光通信技术利用了电磁波在光纤中的传播特性，将信息转化为光信号，并通过光纤进行传输。
相比传统的铜缆线，光纤具有更高的传输速度和更大的带宽，可以满足现代通信技术对于大容量、高速率的需求。
光通信技术在互联网、电视传输、数据中心等领域得到了广泛应用，成为了现代通信技术的重要支撑。
除了无线通信和光通信，电磁学在通信技术中还有其他的应用。
例如，雷达技术就是利用电磁波进行目标检测和测距的一种技术。
雷达通过发射电磁波，并接收目标反射回来的信号，通过分析这些信号可以确定目标的位置和距离。
雷达技术在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
此外，电磁学还在卫星通信、电磁波屏蔽、天线设计等方面发挥着重要作用。
当代磁学发展的特点和展望(二)
发现可以预计，在尚未仔细研究过磁 结构的铁族 , 12 族 / 、 稀土族 , 34 族 / 和 甚至钌族 , 32 族 / 和锇族 锕族 , 54 族 / ， , 52 族 / 金属及其合金化合物中， 也很 可能发现新的序磁性和新的磁结构。 又如， 在当代磁学研究中， 磁 , 矩 / 有序 现象已经从具有未满电子壳层的金属 及其合金和化合物，扩展到一些由充 满电子壳层的非金属元素组成的有机 化合物。 可以期望， 新的序磁性物质还 会不断在传统的序磁性物质系统之外 出现和受到更多更仔细的研究，大大 丰富序磁性物质的范围。
像观测铁由—铁磁材料和半导—铁磁 材料等中可观测载磁子 = 原子磁矩 > 的 分布情况，从回旋共振成像可观测半 导体—铁磁材料和半导体材料中的载 流子分布情况。 又如， 象已经应用的核 —核磁双共振、核—电子磁双共振和 核—光磁双共振一样，将来发展其他 类型的磁双共振， 甚至磁多共振， 将会 进一步扩大磁共振的研究领域，开拓 更多磁共振的应用范围。
关于当代磁共振的 发展展望
磁共振既是当代磁学发展期中诞 生的新科学技术，又包含电子顺磁共 振、 铁磁共振、 亚铁磁共振、 反铁磁共 振、 回旋共振、 核磁共振、 穆斯堡尔效 应和 $ 子自旋共振等众多领域。应用 又涉及基础科学、工业生产和高新技 术等许多方面， 不但是当前备受重视， 而且也富有发展前景。 例如， 将来从核 磁共振成像发展到顺磁共振等其他磁 共振成像，发挥各种磁共振成像的特 点， 如， 从顺磁共振成像可观测人体中 自由基的增减和分布，从铁磁共振成
关于当代基础磁学的 发展展望
当代磁学的发展，一方面从铁族 , 12 族 / 扩大到稀土族 , 34 族 / 以至锕 族 , 54 族 / 的研究， 另一方面从宏观磁 性深入到微观磁结构的研究。这样就 不断有新的磁特性和新的磁结构在研 究中出现。例如， 铁族 , 12 族 / 中金属 铬 , 67 / 在中子衍射和散射研究中，不 但 观 测 到 67 具 有 游 动 电 子 的 反 铁 磁 性，而且还观测到 67 中的纵的和横的 自旋密度波及自旋偏转现象。
电磁技术的发展
跨界融合
与其他领域的交叉融合将进 一步拓展电磁技术的应用范 围，如生物医学工程、航空 航天等领域的融合发展。
THANKS
VS
详细描述
量子电磁学主要研究微观尺度下电磁场的 量子效应和量子系统的电磁相互作用。随 着量子计算技术的发展，量子电磁学在量 子通信、量子传感、量子信息处理等领域 的应用前景越来越广泛。通过研究量子电 磁学，有望实现更高效、更安全的量子信 息技术。
无线充电技术
要点一
总结词
无线充电技术是电磁技术的重要应用之一，具有便捷、高 效、环保等优点，未来发展潜力巨大。
波在真空中传播的速度等于光速的结论。
赫兹实验与电磁波的发现
总结词
赫兹实验证实了电磁波的存在，开启了无线通信和电磁波应用的新时代。
详细描述
赫兹在19世纪80年代进行了一系列实验，成功地证明了电磁波的存在。他通过发射器和接收器之间的电磁波传递， 实现了振荡器之间的共振，从而证实了电磁波的传播。这一发现不仅证实了麦克斯韦关于电磁波的预言，而且开 启了无线通信和电磁波应用的新时代。
要点二
详细描述
无线充电技术是指通过无线方式为电子设备提供电能的技 术。随着移动设备的普及和物联网技术的发展，无线充电 技术的市场需求不断增长。目前，无线充电技术已经广泛 应用于手机、平板电脑、智能手表等设备。未来，随着技 术的进步和应用场景的拓展，无线充电技术有望在电动汽 车、医疗设备、智能家居等领域得到更广泛的应用。
电磁技术的未来展望
绿色环保
随着环保意识的提高，低能 耗、低污染的电磁技术将成 为未来发展的重点，如高效 节能电机、无污染的电磁加
热等。
01
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新材料应用
随着新材料的不断涌现，如 高温超导材料、纳米材料等 ，将为电磁技术的发展开辟
电磁学的发展与未来论文正稿
兴义民族师范学院2013届本科毕业生学位论文电磁学的发展与未来姓 名： 吴 羽教 学 系： 物理系专 业： 物理学导师姓名： 李 川中国﹒贵州﹒兴义2013年5月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)第二章电和磁的初识与区分 (2)2.1 初识电和磁 (2)2.1.1 古代电现象的观察和发现 (2)2.1.2古代磁现象的观察与发现 (3)2.2 区分电和磁 (3)第三章磁学发展综述 (5)3.1 独立发展的磁学 (5)3.1.1磁学的诞生 (5)3.1.2磁极 (5)3.1.3磁屏蔽与磁化 (6)3.1.4地磁与磁倾角 (6)第四章独立发展的电 (8)4.1电学史前与电学诞生 (8)4.2电的传递——导体与绝缘体 (8)4.3电的储存——莱顿瓶 (9)4.4电的分类——两种电 (9)4.5正电与负电——电荷守恒 (10)4.6电荷的相互作用——库仑定律 (10)4.7伏打电池的发明 (11)第五章电和磁的第一次统一 (12)5.1对电和磁联系的早期思考 (12)5.2奥斯特发现电流的磁效应 (12)5.3安培的分子电流假说 (13)第六章电和磁的第二次相遇 (15)6.1法拉第电磁感应定律 (15)6.2麦克斯韦方程 (16)第七章结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)诚信承诺书 (21)关于学位论文使用授权的声明 (21)摘要自20世纪以来，所有自然学科中电磁学应该是发展最为迅速的。
而在21世纪的今天，电磁学的作用更是举足轻重。
如果没有电磁学的迅猛发展，就不会有今天如此发达的信息世界。
本课题从电与磁的各自发展出发，再到电与磁的几次统一，再到电与磁的最新进展，宏观系统地阐释电磁学的发展历史及过程；微观细致的解释电与磁的最新研究成果及动向。
关键词：电，磁，电磁学，独立发展，几次统一，最新进展.ABSTRACTSince the 20th century, all natural sciences, electromagnetics should be the fastest growing. In the 21st century, the role of electromagnetism is important. If you do not have the rapid development of electromagnetism, there will be so advanced world of information. Topics from electricity and magnetism respective development, and then to several unification of electricity and magnetism, to the latest developments of electricity and magnetism, macro system to explain electromagnetism development history and process; microscopic detailed explanation of electricity and magnetism The latest research results and trends.Keywords:electric, magnetic, electromagnetic, independent development, unified several times, the latest developments第一章绪论电磁学是物理学中非常重要的一门学科。
电磁成形现状及其发展
电磁成形现状及发展【摘要】电磁成形工艺是一种新兴的高能率成形技术，在工业生产中应用十分广泛。
本文介绍了电磁成形在国内外的发展现状及电磁成形在管材成形、平板件成形等方面的应用，并阐述了怎样用有限元方法精确求解电磁成形过程。
最后提出了电磁成形存在问题及解决办法，展望了电磁成形的应用前景。
关键词：电磁成形；管材成形；平板件成形；有限元方法前言电磁成形工艺是一种新兴的高能率成形技术，是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使坯料在冲击电磁力作用下，高速成形的一种成形方法。
电磁成形属于高能（高速率）成形技术，高能（高速率）成形技术种类很多，但是电磁成形排除了爆炸成形的危险性，较之电液成形更方便[1][2]。
从20世纪50年代末，电磁成形在国内外迅速发展起来，成为金属塑性加工的一种新的工艺方法，深受各工业国的高度重视。
现已广泛应用于机械、电子、汽车工业、轻化工及仪器仪表、航空航天、兵器工业等诸多领域，应用前景十分广阔。
电磁成形可广泛应用于平板成形、板材冲裁、冲孔、管材电磁胀形和缩径、翻边和连接、压印和成形、多工序复合成形、组装件的装配、粉末压实、电磁铆接、电磁焊接及放射性物质的封存等，对一些特殊零件是优先选用的成形方法。
如大型构件的精密校形、膜片无毛刺冲裁、复杂外形管件加工、导弹卡箍成形、仪器舱校形、飞机透平发动机舱成形[3]、扭矩轴及连杆装配；汽车空气调节储存器、热交换器、万向接头架、凸轮、齿轮等与驱动轴或万向轴管的连接；熔断器、绝缘器等电子元件的装配；核工业中燃料棒的成形、核废料容器的密封；电磁铆接已被泛用于波音737、747、767；而电磁粉末压制为电磁成形技术在功能陶瓷行业、敏感元件和传感器行业又开辟了广阔的应用前景。
电磁成形是利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形方法。
因为在成形过程中载荷以脉冲的方式作用于毛坯，因此又称为磁脉冲成形。
电磁成形理论研究主要包括磁场力分析和磁场力作用下工件的变形分析，以及高速率条件下材料成形性的研究等。
计算电磁学的现状与发展趋势第14届COMPUMAG会议综述
! 引言
计算电磁学（: ） 6 > = 5 . 5 1 6 , . 9@ 9 + 8 5 3 6 > . , + 5 1 8 4 ? / 是一门新兴的边缘交叉学科，它以电磁场理论为基 础，以高性能计算技术为手段，运用计算数学提供 的各种方法，解决复杂电磁场理论和工程问题，是 电磁场与微波技术学科中一个十分活跃的研究领 域。从# "世纪后半叶以来，每年有大量研究论文 发表 在 国 际 性 学 术 会 议 和 刊 物 上。: (’ H 0’I J 会议（: 6 , 7 + 3 + , 8 + 6 ,: 6 > = 5 . 5 1 6 ,6 7@ 9 + 8 5 3 6 > . , + 5 E ? / ）被公认为这一领域最重要的世界性会议 1 8A 1 + 9 < 4 之一。该会议由 ! G K % 年在英国卢瑟福阿普尔顿国 家实验室召开的国际指导委员会发起，自 ! G K L年 起至今，大约两年一次，分别在英、法、美、德、 意大利、奥地利、日本、巴西等国家举行了共 ! % 届会议。
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耦合问题 静态场 电机 软件技术
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第) K卷第C期
谢德馨等
计算电磁学的现状与发展趋势
*
活动。 !年后的今天，从 本 届 " #$ % &$’ ( 会议论 文看出，上述情况又有新的进展，可以归结为以下 几方面。 （ ）有限元法应用最广泛，仍然是数值计算方 ) 法的主流。但由于有限元网格生成与数据前处理的 繁复费时，在进一步研究网格自适应技术的同时，
电磁学的发展
电磁学的发展电磁学是物理学中最重要也是最古老的分支之一。
从远古到18世纪中、晚期是电、磁现象的早期研究阶段，以对电、磁现象的观察、实验及定性研究为主；从18世纪晚期到19世纪上半叶，库仑首次开始了对电磁现象的定量研究，并逐步建立起电磁学理论体系；1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，打开了寻找电与磁内在联系的大门。
1831年，英国物理学法拉第形象化地引入了“力线”概念，并又经过10年的努力，终于发现了电磁感应现象，这是电磁学发展史上的一座重要的里程碑。
1856年，麦克斯韦把法拉第的力线首次进行数学化的尝试；1862年，麦克斯韦把“涡旋电场”和“位移电流”的概念引入电磁学，这是他的杰出之作；1865年，麦克斯韦完成了《电磁场的动力学理论》的论文，这篇论文系统地总结了从库仑、安培到法拉第以及他自己的研究成果，提出了著名的麦克斯韦方程，并预言了电磁波的存在；1888年，德国物理学家赫兹用实验的方法证实了麦克斯韦关于电磁场理论预言的所有方面，至此，电磁理论的雄伟大厦已经建成。
了麦克斯韦关于电磁场理论预言的所有方面，至此，电磁理论的雄伟大厦已经建成。
第一节 电磁现象的早期研究据记载，最早对电现象进行认真研究的是被誉为古希腊七贤之一的泰勒斯（Thales ，BC624～BC546）。
泰勒斯发现，丝绸摩擦过的琥珀可以吸引灰尘、绒毛、麦秆等轻小物体，这是人类历史上第一次记载的摩擦起电现象；后来，人们把这种神奇的力量称为“琥珀电”（electricity ）。
16世纪后半叶以后，实验风气逐渐兴起，人们发明了产生电荷和储存电荷的起电机、莱顿瓶，发现了电流，制成了最早的电源——电堆。
17世纪和18世纪初期，许多学者对摩擦起电、电火花的形成和大气潮湿的影响等现象进行了一系列的定性观察。
英国学者吉尔伯特（Gilbert Gilbert WilliamWilliam ，1544～1603）发现能带电的不仅有琥珀，而且还有钻石、水晶以及其他许多矿物，到18世纪40年代以前，摩擦起电已被人们广泛应用。
电磁制造技术及产业发展现状与展望
科技中国 2020年1月 第1期9电磁制造技术及产业发展现状与展望一、电磁制造技术简介电磁制造技术是先进制造工业中的重要方向，电磁制造技术是由电磁力学、高速成形工艺、高速碰撞等多技术集合的制造技术，该技术可应用于焊接、成形、粉末压制、铆接等多个领域的基础制造应用。
电磁制造技术采用电磁力这种可靠的清洁能源作为主要的驱动力，可以实现薄壁金属材料、非金属材料以及其他材料的高速成形、焊接、卷边成形等多项工艺，解决应变率敏感性材料难以成形、异种金属难以焊接的问题，促进我国镁合金、铝合金、钛合金以及其他轻质材料在工业中的应用，推动我国制造业向高质量方向发展。
镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰件三大部分，产量需求快速增长。
欧洲范围内，60多种汽车零部件已采用镁合金为材质，北美、日本汽车行业在越来越多的零部件上采用镁合金，包括变速杆、座椅架等。
目前正在使用和研发的镁合金零部件有100多种，为保证零部件的刚度，部分采用电磁脉冲镁-钢混合连接。
铝合金作为近代汽车制造业中的轻量化材料，已广泛应用于汽车蒙皮、零部件等多方面，比如奥迪开发的代表性车型奥迪A8就率先使用了全铝车身。
采用电磁卷边连接技术可以实现碳纤维、铝合金和钢等多种材料的高强度连接，因此连接技术将促进制造业的快速发展。
（一）电磁脉冲焊接技术电磁脉冲焊接技术是电磁制造技术主要应用方向之一，近年来得到较快发展，原因是很多行业出现了对异种材料焊接的需求。
轻质材料主要包括钛合金、铝合金等，与传统金属材料的熔点相差较大，熔化焊接较难实现。
同时，这类金属及其合金普遍都有氧化膜的存在，这也加大了焊接的难度。
为了解决这类问题，将待焊工件中的一种或两种瞬间提升到较高速度并使其发生高速碰撞，工件之间可以形成良好的焊接接头，这种焊接方式为高速碰撞焊。
电磁脉冲焊接作为一种新型焊接方法，焊接速度快，可控性好，被逐渐应用到多种异种金属板件焊接，具有极大的应用潜力。
电磁脉冲焊接与其他焊接相比有以下优势：（1）广泛用于异种金属的焊接，如铜铝、铝镁、铝铁、铝钢、铜钢等；（2）固相焊接工艺，无需冷却，一次成型；（3）工艺成型速度快，生产效率高，质量冉洋1，孙继飞2，高雷2（1.重庆市光学机械研究所；2.重庆普尔萨科技有限公司）RONTIER F 前沿RONTIER F 前沿科技中国 2020年1月第1期10稳定、可靠；（4）焊接过程无需焊剂和钎料；（5）焊缝组织高于母材强度；（6）绿色环保无污染，具有无烟尘、无废气等优点。
电磁学的发展
电磁学的发展牛顿站在巨人的肩膀上在力学理论方面做出了杰出的贡献，而在麦克斯韦在电磁理论方面的工作可以和牛顿相媲美。
科学的发展并不是靠一个人就能够推动的，同样，静电学，流电学，电动力学，电磁感应各方面的发展进步才使麦克斯韦在电磁场理论方面做出了巨大贡献。
虽说电现象磁现象很早就引起了人们的注意，但都只是定性的观察和零碎的知识，知道电力和磁力的平方反比定律被发现，静电学静磁学才开始沿着牛顿力学的模式发展。
早期对电学磁学的研究磁石吸铁和摩擦后的琥珀吸引轻小物体的现象。
指南针磁倾角等的发明使得吉伯对地磁有了较为深刻的研究。
本来是想做实验来说明地球引力的起因却使盖里克发明了摩擦起电机。
正是由于有了起电机许多科学家得到了许多重要的结果，如格雷发现了导体和绝缘体的区别以及导体的静电感应现象。
杜菲区分出了正负电荷，得出了同性相斥异性相吸的基本特性。
而后，克莱斯特和马森布洛克分别独立发明了伟大的莱顿瓶，使人们对电现象有了更深刻的研究。
后来，富兰克林发现了尖端放电，发明了避雷针，研究了雷电现象。
解释了电荷守恒原理出版了《电的实验和观察》一书。
后来康顿用单流体假说解释了静电感应现象。
至此，静电学三条基本原理：静电力基本特性电荷守恒原理和静电感应原理都已经建立。
其中最先建立的定量规律是库仑定理。
在这之后还有许多科学家做出了杰出的贡献，在这里也就不一一列举了。
总之，整个电磁学的发展并不是一个人的努力完成的，靠的是许多科学家相互借鉴互相学习，使得电磁学有今天的现状，让我们能够灵活运用，解释各种各样的现象。
通过对这一章的研读，我发现在整个发展过程中类比方法贯穿整个历史，推动了电磁学理论实验的发展。
关于类比方法，麦克斯韦写到：‘为了采用某种物理理论而获得物理思想，我们应当了解物理相似性的存在。
所谓物理相似性，我指的是在一门学科的定律和另一门科学的定律之间的局部类似。
利用这种局部类似可以用其中之一说明其中之二。
’而现在类比法是在两个或两类事物的某些相似或相同的现象之间进行对比，由对一个已知对象的认识导致对另一个未知对象的认识，从而建立描述后一对象的概念和理论的科学研究方法．通过两类相似的对象之间的类比，提出新的概念假说、从而建立新理论、作出重大发现和贡献的事实是屡见不鲜的。
电磁法发展现状及应用前景讲义
综观上述各种数值模型方法，正演各 种数值方法不外乎把地球物理模拟转化 为复数，大型的线性方程组．因而如何 快速、准确地求解此线性方程组成为重 中之重，在数据表明，此线性方程的求 解时间约为总求解时间的８０％。
地球物理反演是由地球物理异常的分
布确定地质体的赋存状态（形状、产状、空
间位置）和物性参数（密度、磁性、电性、
电磁法勘探的应用
1、矿产资源勘探（各中有色金属） 2、找水、地热 3、油气资源勘探 4、工程领域的应用：采空区探测，桥基、路
基和地基的探测，岩溶探测，管涌探测 5、地质填图，地质结构划分，深部构造探测 6、考古方面的应用 7、城市地裂缝、地下管线、管道的探测
地球物理电磁法中的正演与反演
所谓的正演即由地质体的赋存状态 （形状、产状、空间位置）和物性参数 （密度、磁性、电性、弹性、速度等）计 算该地质体引起的场异常或效应的过程。
• 地球科学：以地球为研究对象的科学。包 括：地质学，地球物理学，地球化学，地理 学，气象学，水文学，海洋学，土壤学和环 境地学等学科。
2011年十大科技新闻之一 • 10、深部探测专项开启地学新时代
深部探测技术与实验研究专项，集中 了国内118个机构、1000多位科学家 和技术专家联合攻关，取得了一系列 重大发现，为下一步地壳探测工程的 实施奠定了基础。该专项计划实现覆 盖大陆的大地电磁探测阵列网，目前 中国大陆电磁标准网已完成全国 4°×4°（经度×纬度）控制格架， 华北实验区1°×1°观测网格。
电法与地震的主要差别
• 地震以弹性波动方程为基础，主要依据介质 的波场性质，适合寻找大的构造及界面。
• 电法以麦克斯韦方程为基础，主要依据介质的 电磁性质，根据电性的变化。在找矿方面有着 特殊的优势，现在在海洋油气藏探测方面也发 挥着很大的作用，可以直接指示油气藏。
计算电磁学的发展趋势
计算电磁学是一个古老而又充满活力的学科,在物理&EE版块转了一下，发现没有此方面的话题，因此本人开个帖子,抛砖引玉,希望为对计算电磁学感兴趣的同学提供一个交流的平台. 计算电磁学经过数十年的发展,取得了辉煌的成就,目前已形成三足鼎立的局面,矩量法(MoM),有限元法(FEM),时域有限差分法(FDTD).随着电磁学的发展，新一轮的研究热潮正在酝酿之中,本人愚见，以为以下方向将是近期研究热点,欢迎各位排砖,扔鸡蛋.1.超宽带电磁算法目前雷达领域研究的热点之一在超宽带雷达,雷达是一个系统的东西，超宽带雷达的研究必然会引起从超宽带信号处理算法到超宽带电磁算法的研究.目前的商用软件尚不能很好的解决超宽带的电磁问题.CST可以算，但MS精度不太好.HFSS只有逐点去算，这显然是很耗时的,而且HFSS很致命的问题就是不能求解大规模的问题(内存限制).FEKO采用了MLFMA,可以实现大规模问题的求解,但其内核矩量法限制了它的应用范围，而且在解决超宽带问题上也是很耗时的。
UIUC计算电磁中心的J.M. Jin授和他的学生Z. Lou,对时域有限元进行了研究,并将它用于宽带天线的建模和分析,随后还提出了各种变形的时域有限元,进一步提高了效率,降低了内存需求，最终还研究了并行时域有限元.时域有限元仍有可以改进的地方，主要是在基函数的选择上，提出新的，鲁棒性好的基函数将会是下一时期的研究热点.此外，矩阵方程条件数的改善也有待研究.2.RFIC精确建模另一个研究热点是RFIC的建模,目前UIUC计算电磁中心的W.C. Chew教授致力于此方面的工作.W.C. Chew首次将MLFMA算法成功用于超大规模电磁散射问题的求解,与Demaco公司联合推出FISC及其并行版本ScaleMe.将电磁散射问题的研究推向了极致,首次成功求解了未知量达1000万的电磁散射问题，为此项研究划上了一个圆满的句号.目前,Chew教授主要兴趣转向了RFIC的精确建模.当前的商用软件,在对付高频段的问题时都是无能为力的，无法得到精确解,所以有的实验室付出昂贵的代价购买价值千万的实验仪器,就是因为频段升高时,所有的商用软件都无能为力,且此实验仪器十分娇贵，保养费用很高,操作也需要专门培训.因此如能在RFIC的精确建模方面有所突破，从而在一定程度上取代该实验设备,将会带来巨大的经济效益,同时也有深远的学术影响. Carleton大学的Q.J. Zhang教授,将神经网络用于RFIC的建模,并推出了相应的软件,目前应在致力于该软件并行版本的开发,但神经网络只是近似模型，仍不能算精确. RFIC精确建模,应是下一时期的研究热点.3.电磁优化算法此外，优化算法也是计算电磁学中不错的方向，可以直接与应用挂钩，但此方向多是将已有优化算法,如基因算法,微分演进算法等,应用到电磁学领域，应属于应用型研究.当年的MLFMA曾在计算电磁学领域引起了一股研究热潮,其文章之多，其跟随之众,其景之繁荣,令人追忆不及,曾经的繁华,成就了一批国内外学者,而今已是明日黄花,凄凄惨惨,令人扼腕叹息!但其辉煌之成就，将永远载入计算电磁学之史册,令后人瞻仰不已!故人仍在,繁华已逝,然英雄暮年,壮志犹存，祝愿W.C. Chew教授能在新的研究领域内有所突破!期待计算电磁学领域新一轮的研究热潮!本人学识有限,欢迎大家补充!。
电磁场理论(含天线)的基本现状和发展趋势
（6）刘安贤，中学物理规律教学研究【硕士】华中师范大学2000-06-30
（7）崔新兵，在职初中物理教师自主学习现状研究【硕士】云南师范大学2008-05-10
一共检索到7条
报告填写日期：2011-5-25
Materials & Design,Volume 25, Issue 5,August 2004,Pages 379-384
Zhi-Hui Peng, Mao-Sheng Cao, Jie Yuan, Gang Xiao
(4)On thetheoryof propagation ofelectromagneticwaves in a waveguide with a multiperiodically modulated dielectric fillingOriginal Research Article
（4）马波.迟滞时间差型磁通门传感器及磁测装置的设计。吉林大学。2010
（5）闫一力.静磁场影响机体微循环系统的初步机理研究。第四军医大学。2010
（6）刘警君.管道缺陷有限元仿真技术量化方法改进研究。首都经济贸易大学。2010
（7）张峰.无源无芯射频识别标签的研究。西安电子科技大学。2010
一共检索到7条
Jianlong Li, Shifu Zhu, Baida Lu
(3)Strong fluctuationtheoryfor effectiveelectromagneticparameters of fiber fabric radar absorbing materialsOriginal Research Article
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新概念
新效应
新规律
微电子技术 信息技术 纳米科技
新磁学研究是以自旋电子学概念的提出为起点的。电子具有电荷 和自旋自由度，但传统的微电子学器件功能设计主要是基于电荷， 忽略了自旋自由度。实际上，随着研究的深入，人们发现低维纳 米尺度的体系中自旋自由度在很多方面优于电荷，例如退相干时 间长、能耗低等。充分利用电子的自旋属性，有可能获得功能更 强大、操控更方便、处理速度更快的新一代微电子器件。以此为 契机，作为凝聚态物理的一个新的分支--自旋电子学出现了。
1.更加注重和其他学科的交叉融合 2.更加注重自旋个体运动规律的探索 3.更加注重自旋态的多场调控研究
• 1924年乌伦贝克和古德施密特发现电子自旋-量子力学效应 • 1926年海森堡揭示了分子场的微观机制-交换作用 • 斯托纳、斯莱特和莫特提出巡游电子模型--过渡金属的非整 数磁矩
现代磁学发展简史
在基本磁学问题研究取得不断进展的同时，磁性材料的应 用也得到了快速发展。在工业化潮流的推动下，上个世纪 早期低矫顽力的软磁材料迅速发展，相继出现了硅钢、坡 莫合金等软磁材料。之后，在无线电技术需求的推动下， 40年代又发展了适用于射频的磁粉介质、铁氧体材料，特 别是后者，为电子技术带来了翻天覆地的变革。和软磁材 料不同，去掉磁场后仍能保持磁性的材料称为永磁材料。 按照磁体成分划分，永磁材料的发展历程可以分为三个阶 段。第一阶段：金属磁体题，碳钢、钨钢及钴钢等；第二 阶段：铁氧体；第三阶段：稀土永磁材料。永磁材料在微 波通讯、音像和数字纪录、信息技术以及工业、国防和日 程生活等各领域的应用极为广泛。
新磁学研究的特点与发展趋势
1.更加注重和其他学科的交叉融合
自旋电子学和半导体物理的交叉融合。以半导体作为自旋输运、操纵的载体， 探索自旋运动规律，实现磁调控与电调控的有机结合。结合了磁性物理与半 导体物理的磁性半导体、稀磁半导体是过去十年中凝聚态物理的重点研究方 向之一
与信息物理、技术的交叉。信息技术的关键是信息的存储、传输与处理。 磁记录在一个时期内将仍然是超高密度信息存储的主要技术。同时，以巨磁 电阻效应为基础的更先进的信息读写技术已得到广泛应用，以隧道磁电阻效 应为基础的磁随机存储器的研制也取得了阶段性成果。已有研究结果表明:非 磁性半导体中各种自旋具有相当长的相干时间长度，且可受光、电控制,利用 自旋的量子相干过程可能实现固态量子计算和量子通讯，引领新一代信息技 术
磁学研究现状与发展趋势
孙继荣 广 西 . 北海 2019.12.16
报告内容
现代磁学发展简史 新磁学研究的特点与发展趋势 新磁学研究方向 举例
现代磁学发展简史
• 1894年 居里确定了顺磁磁化率与温度成反比的实验定律 （居里定律） • 1905年朗之万将经典统计学应用到原子磁矩系统上，推导出 居里定律 • 1907年外斯（Weiss）假设分子场，解释了自发磁化。 • 经典磁学的困难：无法解释原子磁矩的大小；不能说明分子 场的起源。
3.更加注重自旋态的多场调控研究
自旋电子学利用自旋自由度作为信息传输的载体,其关键是要达到对固态系 统中自旋自由度的有效操控。通过自旋--轨道耦合、自旋--电荷耦合及自旋 转移力矩效应，利用电场、光场结合磁场实现自旋态的调控，而传统磁学 则主要利用磁场。一个典型的例子是自旋霍尔效应的研究。对非磁性半导 体施加外电场,自旋--轨道耦合会导致在与电场垂直的方向上产生自旋流,同 时在样品的两个边界处形成取向相反的自旋积累，利用这一物理效应可能 实现自旋累积，产生自旋流。另外一个例子是自旋极化电流对固态磁矩的 调控。当自旋极化电流通过纳米尺寸的铁磁薄膜时,与多层膜磁矩的散射会 导致自旋角动量由传导电子到薄膜磁矩的转移,引起薄膜磁矩的不平衡,发 生转动、进动甚至磁化方向翻转。椭圆偏振光对电子的选择性激发也是产 生自旋极化电流一种方式。
子相态。探索体系在不同相之间的电子结构的演化规律，研究关联电子系统
中各种自由度随参数改பைடு நூலகம்而导致的电子结构的改变，对于庞探磁电索阻相效关应量子效应
的起源，研究更有效的量子调控机理尤为重要。
多铁性现象
奇异表面/界面关联效应
磁学研究的特点与发展趋势
2.更加注重自旋个体运动规律的探索
传统磁学关注磁矩之间的相互作用导致的集体激发行为，注重宏观统计行 为的研究。统计平均往往抹平了自旋的量子特性。与此不同，现代磁学更 关心自旋的运动学与动力学行为，自旋个体的输运规律、自旋弛豫行为以 及自旋相干性的演变等，更加关注自旋的量子特性。
磁学研究的特点与发展趋势
和表面/界面物理的交叉。由于表面、界面的对称破缺、独特的层间耦合以 及增强的量子涨落效应，自旋相关问题例如自旋-轨道耦合、自旋相干性在这 里得到更突出的体现。一个典型的例子是对二维电子气系统（例如石墨稀） 自旋流的产生与输运规律研究以及通过 Rashba 效应对二维电子自旋输运行 为的调控。另外一个例子是低维磁性问题的研究。当维度降低到可以与特征 关联长度相比时的特殊磁性、特殊界面问题、交换偏置问题。
与关联电子问题的交叉。关联量子现象的一个共同特征，是存在电荷、自
旋、轨道、晶格等多种自由度或超导有序、磁性有序、电荷有序、轨道有序
等多种有序相的共存和竞争。关联量子材料发现的各种新颖的量子现象正是
来源于这些自由度或有序相的相互作用。在不同的材料或不同的外界环境中，
不同自由度扮演的角色和重要性是不同的，这导致了关联量子材料丰富的量
现代磁学>>新磁学过渡
经过近一个世纪的探索，对传统磁性基本问题的认识逐渐趋于成熟 尽管还存在一些有待于进一步澄清的问题，整体来讲基本磁学理论已经 建立，对磁相关现象的认识不断深化，从表面到本质、从宏观到微观，解 释也逐渐趋于完善。 对非强电子关联磁系统，已经可以从理论上准确预言体系的基态磁结构、 磁化强度、电子自旋极化率。 有关传统固体软磁和硬磁性的研究，已逐渐成为材料科学问题，而较少 在凝聚态物理领域讨论了，磁学研究的重心逐渐从传统磁学转向以自旋电 子学为标志的新磁学研究。