电磁场传播理论
经典电磁场理论
经典电磁场理论经典电磁场理论是物理学中的一个重要分支，它研究的是电磁场的产生、传播和作用的规律。
它的研究成果不仅为电磁科学的发展做出了重要贡献，而且在物理学的其他分支也有着重要的作用，例如量子力学和相对论。
下面将简要介绍经典电磁场理论的几个重要概念：一、电磁感应定律：电磁感应定律是经典电磁场理论中最基础的定律，它指出，在一个电磁场中，电流通过一个线圈时，会产生磁感应，线圈中电流的变化会引起磁感应的变化，磁感应与电流之间的关系可以用定律来表示。
二、电磁场的本源：电磁场的本源是电荷，即电荷的运动会产生电磁场。
因此，电磁场的产生可以归结为电荷的运动。
三、电磁场的传播：电磁场的传播是指电磁场从一个物体传播到另一个物体的过程。
电磁场的传播是由电磁波实现的，电磁波是电磁场传播的媒介，其速度为光速。
四、电磁力：电磁力是指电磁场中两个电荷之间的作用力，电磁力的大小取决于两个电荷之间的距离，其可以用电磁力定律来表示。
五、电磁变换：电磁变换是指电磁场中电荷的变化，它是实现电磁场传播的基础，也是电磁感应的过程。
六、电磁吸引：电磁吸引是指电磁场中电荷之间的吸引作用，其强度取决于电荷之间的距离，可以用电磁力定律来表示。
七、电磁屏蔽：电磁屏蔽是指电磁场传播时由于某种原因而受到阻碍的过程，它是实现电磁场阻挡和隔离的重要方法。
八、电磁护盾：电磁护盾是指利用电磁屏蔽原理，在特定的空间内形成一个电磁屏蔽场，从而产生护盾效果的过程。
九、电磁共振：电磁共振是指电磁场中电荷的振动频率，当电荷受到外界的电磁场的共振时，它会发生振动，从而产生电磁共振。
十、电磁涡旋：电磁涡旋是指在电磁场中，电荷受到外界电磁场的影响，产生涡旋运动的过程，涡旋运动可以把电磁场转化成动能。
电磁场理论和应用
电磁场理论和应用电磁场理论是现代物理学的一个极其重要的分支，它涉及到了电磁现象的基础以及其在各种应用当中的机理。
电磁场在生活中无处不在，无论是计算机、手机、电视等电子设备，还是轨道交通、医疗设备等高科技产物，都与电磁场的理论与应用密不可分。
首先，电磁场理论的起源可以追溯到19世纪初，当时的物理学家们开始研究静电学和磁学现象，发现它们似乎有一定的关联性。
随着研究的深入，麦克斯韦在1865年提出了著名的麦克斯韦方程组，将静电学和磁学的概念联系了起来，并提出了电磁波的概念，首次完成了电磁理论的统一。
电磁场理论的一个重要应用就是电磁波的传播，它促进了无线电和通信技术的发展。
通过对电磁波的调制，我们可以实现电话、广播、电视、互联网等各种通讯模式。
而电磁波还可以进行雷达探测、遥感测量、医疗诊断等方面，使得电磁场理论的应用前景十分广阔。
电磁场理论还与电路分析密不可分。
任何电子设备都是通过电路来实现其功能的，电磁场理论的研究成果为电路的设计提供了重要的理论支撑。
例如，电感、电容等被广泛应用在各种电子电路中，而电动势、电阻等则是电路的基本参数。
通过对电磁场产生的电动势和电流的运动规律进行分析，可以设计出高性能的电子元器件和电路。
除此之外，电磁场理论在生物医学领域的应用也日益广泛。
电磁场技术可以通过磁共振成像（MRI）进行医学图像诊断，它被广泛应用于病理学、神经学、内科学、外科学等多个领域，因其具有非侵入性和无辐射的独特特点成为临床上“金标准”。
电磁场还可以用于疾病治疗，例如采用磁场疗法治疗肿瘤、疗效显著，成为了临床医学的热点研究领域。
总之，电磁场理论和其应用无处不在，麦克斯韦方程组推动了电磁场理论的发展，为无线电通信、电子、生物医学等领域的现代科技发展提供了重要的理论基础，为人类的进步与发展注入了新的能量。
随着科学技术的不断进步，电磁场理论的应用前景也将不断拓展，成为人们生活和工作中不可或缺的重要组成部分。
电磁波及其应用_4.2电磁波谱
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2．周期：波峰(bōfēng)（波谷）传播一个波长的距离 所用的时间。
符号：Ｔ 单位：秒 Ｓ 3．频率：1s内波峰（波谷）通过的次数。 符号：f
单位：赫兹 Hz
4．波速：用来描述波传播快慢的物理量。
符号：ｖ 单位：m/s
紫外线看不见。 消毒灯、验钞机灯除发 出紫外线外，还发出少量紫 光和蓝光
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（5）x射线和γ射线 特点：波长很短，频率很高；穿透力强，能 量高。 作用：x射线用于人体检查如CT扫描(sǎomiáo)；x射 线用于金属缺陷探测、安全检查等；γ射线可以治疗
某些癌症，也可用于金属缺陷探测等。
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二、电磁波谱
1．电磁波谱 ：按电磁波的波长或频率大小的 顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱。
2．波长从大到小的顺序：无线电波、光波 （红外线、可见光、紫外线）、X射线、γ射线。
三、电磁波的能量
电磁波有能量。电磁波是一种物质(wùzhì)。
四、太阳辐射
太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫 外线三个区域。黄绿光附近，辐射的能量最强。
知识回顾
一、 麦克斯韦电磁场理论： 1．变化的磁场产生电场 2．变化的电场产生磁场 3．电磁场→传播(chuánbō)→电磁波 4．电磁波不需介质，以光速传播(chuánbō)。
二、赫兹的电火花： 1．电磁场、电磁波的存在。 2．电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏
振等现象，证明了电磁波与光具有相同的性质。
CT：计算机辅助Ｘ射线断层(duàncéng)摄影
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麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论是关于电磁学的基本理论之一，由苏
格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出。
该
理论描述了电磁场的本质、电磁波的传播和电磁相互作用
的规律。
根据麦克斯韦电磁场理论，电磁场由电场和磁场组成，它
们是彼此相互关联的。
电场是由电荷引起的空间中的场，
磁场则是由电流引起的空间中的场。
通过麦克斯韦方程组，可以描述电磁场的行为。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别是：
1. 高斯定律：描述电场与电荷的关系，即电场线通过任意
闭合曲面的总面积是电荷的代数和的1/ε₀倍，其中ε₀是真
空介电常数。
2. 安培定律：描述磁场与电流的关系，即磁场线通过任意
闭合曲面的总环路是电流的代数和的μ₀倍，其中μ₀是真空磁导率。
3. 法拉第电磁感应定律：描述磁场变化引起的电场感应现象，即磁场变化率和曲面上的电场感应的环路积分成正比。
4. 麦克斯韦-安匹尔电磁感应定律：描述电场变化引起的磁场感应现象，即电场变化率和曲面上的磁场感应的环路积
分成正比。
这四个方程完整地描述了电场和磁场的行为，并且可以推
导出电磁波的存在和传播。
麦克斯韦电磁场理论在电磁学
的研究和应用中起到了重要的作用，被广泛应用于电子技术、通信、光学等领域。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
电磁场和电磁波
强度的波的表达式是 强度的波的表达式是：
Ez
E0co2s(tx) 则磁场
解： (1)、E 波和H 波同位相：
(A)Hy 0 0E0co2s(tx)
cos2(t x) (2)、两波振幅满足：
(B)Hz 0 0E0co2s (t x) (C)Hy 0 0E0co2 s(t x)
(D)Hy 0 0E0co2s (t x)
电荷和电流、电场和磁场随时间作周期性变化的现象。
振荡电路：
产生电磁振荡的电路。
无阻尼自由振荡电路：
电路中没有任何能量耗散(转换为焦耳热、电磁辐射等)， 称为无阻尼自由振荡电路。
振荡方程：
振荡电路所遵循的欧姆定律。
一、电磁波的产生与传播 1、LC振荡电路辐射电磁波的条件
•振荡频率足够高——辐射能量与频率的四次方成正比， •电路开放——LC是集中性元件，电场能量集中在电容器中， 磁场能量集中在线圈中，为了把电磁能辐射出去，电路必须 是开放型的。
电磁波是横波，E⊥r，H⊥r
电场与磁场的振动相位相同。
E r,tE 0co stv r E 0co s tkx H r,tH 0co tsv r H 0co tskx
在离电偶极子很远的地方，则可以看成是平面波
二、电磁波的特性
01
E＝ H
E＝ H 02
03
04
电磁波是横波， 电矢量、磁矢量 与传播速度垂直
x(i )
(D) H dl 0
L1
L2
L1
.
解： HdlI
回路1部分电流 回路2全部电流
C
L1
dD
2、电位移矢量的时间变化率
的单位是？
dt
(A)、库仑 / 米2 (B)、库仑 / 秒 (C)、安培 / 米2 (D)、安
电磁场与电磁波课件7.4传输线理论
如 f = 300MHz时，l=1m, f = 3GHz时，l=0.1m
l
场和等效电压的相位变化2p的相应距离为一个波长。 而传输线的长度一般都在几米甚至是几十米之长。 因此在传输线上的等效电压和等效电流是沿线变化的。 ——→与低频状态完全不同。
传输线理论 长线理论
传输线是以TEM导模方式传 输电磁波能量。
W
ln d
d
2.传输线方程
传输线方程是研究传输线上电压、电流的变化规律及 其相互关系的方程。
1)一般传输方程
传输线上的电压和电流是 距离和时间的函数, 则线元 Dz<<l上电压和电流的差为
v(z z,t) v(z,t) v(z,t) z z
i(z z,t) i(z,t) i(z,t) z z
Dz传输线上的等效电路
ez , ez 分别表示向+z和-z方向传播的波。
用双曲函数来表示
V (d ) V0chd Z 0 I 0 shd
I (d)
V0 Z0
shd
I 0chd
写成矩阵形式：
V (d)
I
(d )
chd
shd
Z0
Z 0 shd chd
V0
I
0
③信号源和负载条件解
第二章 传输线理论
已知
v(z Dz,t) v(z,t) v(z,t) Dz z
应用基尔霍夫定律：
i(z Dz,t) i(z,t) i(z,t) Dz z
第二章 传输线理论
L上: v L di ,C上: i C dv
dt
dt
v(z,t) z
z i(z,t) z
z
Rl z i(z,t) Gl z v(z,t)
电磁场理论中的电磁波传播与介质特性
电磁场理论中的电磁波传播与介质特性电磁波是电磁场的一种传播形式，它在自然界中无处不在，对我们的日常生活产生了深远的影响。
在电磁场理论中，电磁波的传播与介质特性密切相关。
首先，我们来了解电磁波的传播方式。
电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的，它们以垂直于彼此的方向传播。
电场和磁场的变化会相互影响，形成电磁波的传播过程。
根据电磁波的频率，我们可以将其分为不同的波段，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
在电磁波的传播中，介质起到了重要的作用。
介质是指电磁波传播的媒介，可以是固体、液体或气体。
不同的介质对电磁波的传播速度和传播方向都会产生影响。
例如，在真空中，电磁波的传播速度是光速，约为3×10^8米/秒。
而在介质中，电磁波的传播速度会因为介质的性质而降低，这是因为介质中的原子或分子会与电磁波相互作用，导致传播速度减小。
介质的特性还会影响电磁波的折射和反射。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
折射是指电磁波在介质之间传播时改变传播方向的现象。
根据斯涅尔定律，折射角和入射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
不同的介质具有不同的折射率，因此电磁波在不同介质中的传播方向会发生改变。
此外，介质的特性还会影响电磁波的吸收和散射。
当电磁波通过介质时，介质中的原子或分子会吸收部分电磁波的能量，并将其转化为热能。
这就是我们常说的介质对电磁波的吸收。
吸收的程度取决于介质的特性和电磁波的频率。
例如，可见光对玻璃的透过性较好，而紫外线和红外线则会被玻璃吸收。
另一方面，介质的特性还会导致电磁波的散射现象。
散射是指电磁波在介质中遇到不均匀性时改变传播方向的现象。
当电磁波遇到介质中的微观粒子或不均匀性时，会发生散射现象。
散射会使电磁波在空间中呈现出不同的方向分布，这也是我们能够看到物体的原因之一。
例如，太阳光在大气中的散射现象导致了蓝天的出现。
总结起来，电磁波的传播与介质特性密切相关。
电磁波的传播原理
电磁波的传播原理
电磁波的传播原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。
电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种波动现象。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场相互作用，彼此产生变化。
当电场发生变化时，根据法拉第电磁感应定律，就会产生磁场的变化；当磁场发生变化时，根据安培环路定律，就会产生电场的变化。
这种电磁场的交替变化就形成了电磁波。
根据麦克斯韦方程组的推导，可以得知电磁波的传播速度为光速，即299,792,458米/秒。
这意味着电磁波能够在真空中传播，而不需要媒质进行传导。
此外，电磁波具有波粒二象性，既可以表现为波动的形式，又可以看作是由粒子构成的能量量子。
电磁波的传播方式是通过空间中的相互垂直的电场和磁场的振荡相互作用而实现的。
电磁波具有特定的频率和波长，频率和波长之间的关系遵循光速不变定律（即频率乘以波长等于光速）。
根据频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
当电磁波遇到不同介质时，会发生折射、反射和吸收等现象。
折射是指电磁波在从一种介质传播到另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
反射是指电磁波遇到界面时，部分能量被界面反射回去的现象。
吸收是指电磁波的能量被介质吸收并转化为其它形式能量的过程。
电磁波的传播具有很广泛的应用，涵盖了通信、雷达、无线电、电视、卫星通信、医学影像等众多领域。
通过对电磁波传播原
理的研究，人们能够更好地理解光与电磁波的行为，从而实现电磁波的利用与控制。
麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论
麦克斯韦的电磁理论是在19世纪末20世纪初由美国物理学家柯布西
发展而来的一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。
一、定义
麦克斯韦电磁理论：它是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律。
二、四大定律
1、麦克斯韦定律：一个电流元件构成的三维电磁场和它的力线的发射
出的能量，与电流的平方成正比。
2、利斯勒定律：一个静态电磁场沿着力线的旋转方向定义电磁力的大小。
3、谢尔定律：以电磁耦合为中心扩散电磁波，是电磁波传播的原理。
4、弗里曼定律：运动电荷不断改变电磁场，这些电磁场反过来也会对
运动电荷造成力。
三、应用
1、电磁学应用：麦克斯韦电磁理论对电磁学领域有着广泛的应用，如
电磁计算机模拟，定向电磁成像，雷达等。
2、电气工程应用：它支持定向制造电机、发电机、电路设计、电动机
效率测量、变压器、传输和配电线路的工作等。
3、电子电路应用：它也被广泛使用来描述和分析模拟和数字电路中的
电磁现象，例如电容器、电感器、变压器和电路调节器。
4、无线电通信应用：麦克斯韦电磁理论被用来描述波导中的电磁性质，以及关于电磁波的发射、传播和接收的原理。
四、总结
麦克斯韦的电磁理论是一系列关于电磁场中电磁现象的假设和定律，
包括麦克斯韦定律、利斯勒定律、谢尔定律和弗里曼定律，它的应用
涉及电磁学、电气工程、电子电路和无线电通信等多个方面。
它不仅
可以用于理论研究，也可以用于实际应用。
麦克斯韦电磁理论已经成
为电磁领域里重要的基础理论，支撑着时下各领域对电磁现象的研究
和应用。
2020高中物理竞赛-电磁学篇(电磁场理论)07电波传播理论基础：各向异性介质中的电波传播b(共12
dt
m
dv dt
eE
v
B0
j
m e
v
E
v
B0
j
vx vy vz
e m
2 2
g
g
g
0
2 2
g 2g 2
j 2g 2
0
0
Ex
0
E
y
j
Ez
g
eB0 m
电子的回 旋角频率
磁化等离子体中传导电流密度为 J f v eNv 磁化等离子体中的Maxwell为：
E j0H H J f j 0E
r
1 j2
j 2 1
0
0
0 0 3
电离层的张量介电常数
E H
jj00rH
E
1
1
p2 g2 2
2
p 2g g2 2
3
1
p2 2
， p 2
Ne 2
m 0
对上述结果稍作分析得到： ① 当 g 时，电磁波的圆频率与电子自 旋频率相同，电磁波能量被电离层中电 子极大的吸收而处于磁旋共振状态，导 致电磁波能量极大被损耗。如果
电磁场理论
Electromagnetic Theory 2020高中物理竞赛 （电磁学篇）
一般情况下，地磁场远大于在电离层中传播的时 变化电磁场的磁场，所以有近似关系
0H B0
eE
ev0 H
c v
1
电子受到的作用力可近似为：
F
eE
v
B0
0 H
eE
v
B0
m
dv dt
F
对于时谐电磁场，电子的运动也应该是时谐运动， 因此电子的运动方程为：
光学中的电磁场理论与波动光学
光学中的电磁场理论与波动光学光学是研究光的传播和相互作用的科学，而电磁场理论是解释光的本质和行为的基础。
在光学中，我们经常使用电磁场理论来解释光的波动性质和光的传播规律。
本文将探讨光学中的电磁场理论以及波动光学的一些基本原理和应用。
首先，我们来了解一下电磁场理论。
电磁场理论是描述电磁波的传播和相互作用的理论框架。
根据电磁场理论，光是由电场和磁场相互作用而产生的。
电场和磁场的变化会引起彼此的变化，从而形成电磁波的传播。
在光学中，我们通常使用麦克斯韦方程组来描述电磁场的行为。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电场和磁场的变化规律。
在波动光学中，我们将光看作是一种波动现象。
根据电磁场理论，光的传播可以看作是电磁波在空间中的传播。
波动光学研究的是光的传播规律和光的相互作用。
波动光学的基本原理是赫兹-菲涅尔原理和费马原理。
赫兹-菲涅尔原理指出，光的传播可以看作是波前的传播，波前上的每一个点都是一个次波源，次波源发出的波将会在下一个波前上继续传播。
费马原理则是描述了光的传播路径应该是使光程取极值的路径。
波动光学的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是光的衍射现象。
衍射是光通过一个孔或者绕过一个障碍物后发生的现象。
根据波动光学的原理，光的传播可以看作是波的传播，当光通过一个孔或者绕过一个障碍物时，波将会发生衍射现象。
衍射现象的研究不仅帮助我们理解光的本质，还在光学成像和光学仪器的设计中起到了重要的作用。
另一个重要的应用是干涉现象。
干涉是两个或者多个波相互作用产生的现象。
根据波动光学的原理，当两个或者多个波相遇时，它们会相互干涉，形成干涉现象。
干涉现象的研究可以帮助我们理解光的干涉衍射现象，也可以用于光学仪器的设计和光学测量。
此外，波动光学还有许多其他的应用，如偏振光学、光的散射和吸收等。
偏振光学研究的是光的偏振现象，即光的振动方向。
光的散射和吸收研究的是光在物质中的相互作用，这些现象在材料科学和生物医学中有着广泛的应用。
经典电磁场理论
经典电磁场理论
经典电磁场理论是19世纪末欧洲物理学家詹姆斯·克拉克、吉灵·库伦及爱因斯坦
在1864年以《辐射的应力与动力的定律的物理和数学证明》开展的发展。
这套理论阐述
了电磁场的基本构成，以及由电磁场和电磁力作用于电荷构成的物理过程。
这些理论是在20世纪发展起来的最早期电磁学理论基础上建立起来的。
电磁场理论中假定以下假设：在某一立体空间中，任何一点可以被认为是激发有一个
电磁性域；电场力和磁场力联合作用，它们之间具有双重方向的作用；在空间中由电
fill作用产生的电磁力能够在任何距离内传播，受到振荡效应影响时也是如此；有一个大辐射定律，即电磁场力辐射定律，它根据频率，所将传播的波频率越高，传播距离越长，
其辐射量也越大。
经典电磁场理论还假定电磁场以某种无可知限性的方式，以某种不变性的本质来进行
联系，其实义上的作用是将一个地区的电磁场完整地建立起来，彼此相互联系、交叉联系，以形成一个巨大的、特异的电磁场网络。
经典电磁场理论的数学模型设定了构成电磁场的常数和物理量，其电磁法则上不能有
矛盾。
克拉克曼定律、量子力学、库伦均方定律等均可归于此理论，并在广泛应用于电磁
学中，和驱动电能、电磁波和磁性技术等领域。
此外，经典电磁场理论还为当今社会提供
了商业应用，如通信技术、电磁脉冲和无线能源输送等技术都可以基于经典电磁场理论研
究和探索。
电磁场的基本理论
电磁场的基本理论电磁场是指存在于空间中的电场和磁场相互作用的物理现象。
其基本理论由麦克斯韦方程组所描述，这是一组描述电磁现象的偏微分方程。
本文将介绍电磁场的基本概念、电磁波的传播以及麦克斯韦方程组的基本原理。
一、电磁场的基本概念电磁场是由电荷和电流引起的物理现象，其中电荷产生电场，电流产生磁场。
电场和磁场在空间中具有能量、动量和角动量，它们的相互作用可以相互转化。
电磁场的基本特性包括场强、场线和场矢量。
1. 场强：电场和磁场在空间中具有场强，用于描述场的强弱。
电场的场强由电荷数和距离决定，磁场的场强由电流和距离决定。
2. 场线：电磁场可以用场线表示，场线是指在空间中描绘场强分布的曲线。
电场的场线是由正电荷指向负电荷，磁场的场线则是环绕电流的闭合曲线。
3. 场矢量：电场和磁场都可以用矢量表示，电场矢量用E表示，磁场矢量用B表示。
场矢量的方向与场强方向相同。
二、电磁波的传播电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的波动现象。
根据麦克斯韦方程组的解析解，电磁波以光速$c$传播，且在真空中传播时的速度为$c$。
电磁波在介质中的传播速度取决于介质的折射率。
1. 电磁波的性质：电磁波具有双重性质，既表现出波动性，也表现出粒子性。
根据波粒二象性的原理，电磁波可以用粒子模型的光子来描述。
2. 频率和波长：电磁波由频率和波长来描述，频率用$\nu$表示，波长用$\lambda$表示。
频率和波长之间的关系由$c=\lambda\nu$给出。
3. 光的谱线：电磁波在不同频率范围内对应着不同的光谱线。
可见光波长范围在400纳米到700纳米之间，红光、橙光、黄光、绿光、蓝光和紫光分别对应着不同的频率。
三、麦克斯韦方程组的基本原理麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，包括两条电场方程和两条磁场方程。
1. 麦克斯韦第一和第二方程：这两条方程描述了电场和磁场的生成和变化。
麦克斯韦第一方程，也称为高斯定律，表示电场线可以从正电荷发出或进入负电荷。
电磁场与电磁波的基本理论和工程应用
电磁场与电磁波的基本理论和工程应用电磁场和电磁波是电磁学的基础概念，其理论和应用在现代科技社会中起着重要作用。
本文将详细介绍电磁场和电磁波的基本理论以及其在工程应用中的具体情况。
一、电磁场的基本理论1.1 电磁场的概念电磁场是一种存在于空间中的物理现象，描绘了电荷和电流的相互作用过程。
它由电场和磁场两部分组成，具有方向强度和传播速度等特性。
1.2 电磁场的数学表达电磁场的数学表达主要是通过麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和法拉第电磁感应第二定律。
1.3 电磁场的特性电磁场有许多特性，其中包括：- 有源性：电磁场的产生需要带电粒子或电流作为能量源。
- 传播性：电磁场可以在空间中传播，并以光速的速度传递信息。
- 叠加性：多个电磁场可以叠加形成新的电磁场。
- 势能性：电磁场可以与电荷相互转化，从而进行能量的传递。
二、电磁波的基本理论2.1 电磁波的概念电磁波是由电磁场在空间中传播形成的一种波动现象。
它由电场和磁场的相互作用引起，具有电磁场的传播速度和特性。
2.2 电磁波的产生和传播电磁波的产生主要是通过加速带电粒子或振荡电流来实现的。
一旦电磁波产生后，它会以电磁场的形式在空间中传播，直到被吸收或衰减。
2.3 电磁波的分类根据波长和频率的不同，电磁波可以分为不同的分类，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
三、电磁场和电磁波的工程应用3.1 通信技术电磁场和电磁波在通信技术中起着关键作用。
无线电波和微波被广泛应用于无线通信和卫星通讯领域，可实现远距离的信息传输。
3.2 雷达技术雷达技术利用电磁波进行探测和测距，广泛应用于航空、军事等领域。
雷达可实现对目标的探测、定位和跟踪，具有重要意义。
3.3 高频加热技术高频加热技术是利用电磁场的能量将物体加热到所需温度。
它在工业生产中广泛应用于熔融金属、加热塑料等领域。
3.4 医学诊断技术电磁波在医学诊断技术中也有重要应用。
电磁场理论内容
电磁场理论内容1 电磁场理论电磁场理论是物理学和电磁学中最完整和重要的理论之一，由19世纪末开始发展至今，它研究电磁波、电流和磁场在空间中的变化规律。
它在日常生活中的应用极为广泛，很多机电产品的运作原理也由此受到影响。
2 伦理计算电磁场理论的基础，是伦理计算，它从数学和物理角度对电学进行探索。
伦理计算可以用来说明微观世界中电磁学现象的变化规律，它决定了电场中磁场的强弱、电场强度的变化和电磁波在某一空间中传播的轨迹，并最终阐明了电场和磁场之间以及它们之间相互作用的规律。
3 法拉第电流定律伦理计算无法给出电流的定义，即电磁场的力学原理。
法拉第电流定律则提供了一个有效的方法，它将电流定义为电子在某一区域内具有的带电量数。
这意味着，加压势发生时，电荷就会从低水平的区域移向高水平的区域。
这使得电流的定义更清晰，而证明这一定律也为电磁学提供了理论支持。
4 电磁力电磁力是物体间电磁场感应生成的交互作用，它是伦理计算和法拉第电流定律建立起来的一套连贯框架，显示出一种电磁力在不同区域分布，并允许电荷移动的规律。
它允许磁性体沿磁力线运动，能够说明材料为什么具有磁性以及磁铁如何影响电磁线圈。
5 折射和反射在光的传播过程中，由于波的状态随着空间的变化而变化，因此会出现折射和反射的现象。
折射是由于光在不同介质中的速度变化而导致光束他们在两个介质之间发生偏斜时产生。
而反射，也就是电磁波受到物体表面的影响而发生波峰和波谷的变化，从而使得不同部分的光射向不同的方向。
最后，电磁场理论，作为物理学的一部分，是描述电磁力学现象的基本理论，但它对于我们每天生活中的理解也大有裨益，它为我们提供了用科学方法研究和利用电磁力的手段。
电磁场理论与应用
电磁场理论与应用电磁场理论是电子与电气工程中的基础理论之一，它研究电荷在空间中产生的电场和磁场的分布与变化规律，以及电磁场与电荷之间的相互作用。
电磁场理论的应用广泛，涉及到电力系统、通信系统、电子设备等领域。
1. 电磁场的基本概念电磁场是由电场和磁场组成的，电场是由电荷产生的力场，磁场是由电流产生的力场。
电磁场的本质是电荷和电流之间的相互作用，通过电磁场的传播，可以实现电荷和电流之间的能量传递和信息传输。
2. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程组，它由四个方程组成，分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和法拉第电磁感应定律。
这些方程描述了电磁场的产生和传播规律，是电磁场理论的重要基础。
3. 电磁场的应用电磁场理论在电子与电气工程中有着广泛的应用。
首先，电磁场理论在电力系统中起着重要作用。
通过电磁场理论，可以分析电力系统中的电场和磁场分布，研究电力设备的电磁兼容性，提高电力系统的稳定性和可靠性。
其次，电磁场理论在通信系统中也有重要应用。
无线通信是基于电磁场传播的，通过电磁场理论，可以研究电磁波的传播特性，设计天线和传输系统，提高通信系统的性能和覆盖范围。
此外，电磁场理论在电子设备中的应用也十分广泛。
电子设备中的电路和元器件都涉及到电磁场的相互作用，通过电磁场理论，可以分析电路的工作原理，优化电路设计，提高电子设备的性能和可靠性。
4. 电磁场理论的发展与挑战电磁场理论的发展经历了长期的探索和研究，随着科学技术的进步，电磁场理论也在不断发展和完善。
近年来，随着电子与电气工程领域的快速发展，电磁场理论面临着新的挑战。
首先，电磁场理论需要与新兴技术相结合。
例如，人工智能、物联网等新兴技术的发展，对电磁场理论提出了新的要求和挑战，需要将电磁场理论与这些新技术相结合，推动电子与电气工程领域的创新发展。
其次，电磁场理论需要与环境保护相结合。
随着环境污染和资源紧缺问题的日益突出，电磁场理论在电力系统和电子设备中的应用也需要考虑环境保护的要求，研究低能耗、高效率的电磁场理论和应用技术。
电磁场理论中的电磁波传播衰减理论探究
电磁场理论中的电磁波传播衰减理论探究电磁波是指由电场和磁场交替变化而产生的一种能量传播方式。
在电磁场理论中，电磁波的传播衰减是一个重要的研究方向。
本文将探究电磁波传播衰减的理论，从电磁波的产生到衰减的过程进行分析。
首先，我们来了解电磁波的产生。
电磁波的产生是由振荡电荷或电流所引起的。
当电荷或电流发生振荡时，就会产生电场和磁场的变化，从而形成电磁波。
电磁波的传播是通过电场和磁场的相互作用完成的，它们之间的关系遵循麦克斯韦方程组。
接下来，我们来探讨电磁波的传播衰减。
电磁波在传播过程中会遇到各种因素的干扰和阻碍，导致其能量逐渐减弱。
这些因素包括自由空间传播损耗、衍射、散射、吸收和衰减等。
首先，自由空间传播损耗是电磁波传播过程中的一种常见衰减方式。
自由空间传播损耗是指电磁波在自由空间中传播时由于辐射损耗而逐渐减弱的现象。
这种损耗与电磁波的频率和距离有关，频率越高，传播距离越远，损耗越大。
其次，衍射是电磁波传播中的一种重要现象。
衍射是指电磁波在遇到障碍物或孔径时发生弯曲和扩散的现象。
衍射现象会导致电磁波的传播方向发生改变，从而使其能量逐渐减弱。
散射是电磁波传播中的另一种常见现象。
散射是指电磁波在遇到介质或物体表面时发生反射和散射的现象。
散射会使电磁波的能量分散并扩散到周围空间，导致其能量逐渐减弱。
吸收是电磁波传播衰减的另一个重要因素。
吸收是指电磁波在传播过程中被介质吸收并转化为其他形式的能量。
不同介质对电磁波的吸收程度不同，吸收程度越大，电磁波的能量损失越大。
衰减是电磁波传播过程中的最终结果。
衰减是由以上因素综合作用导致的电磁波能量逐渐减弱的过程。
衰减程度与电磁波的频率、传播距离以及传播环境等因素有关。
总结起来，电磁波的传播衰减是一个复杂的过程，受到多种因素的综合作用。
电磁波在传播过程中会遇到自由空间传播损耗、衍射、散射、吸收和衰减等因素的影响，导致其能量逐渐减弱。
深入研究电磁波传播衰减的理论对于电磁场理论的发展和应用具有重要的意义。
12.5 麦克斯韦电磁场理论简介
12.5 麦克斯韦电磁场理论简介 麦克斯韦（1831－1879）英国物理学家 经典电磁理论的奠 基人， 气体动理论创始 人之一。 提出涡旋电场 和位移电流概念， 建立 了经典电磁理论，并预 言了以光速传播的电磁 波的存在。
大学物理 第三次修订本
1
第12章 电磁感应与电磁场
大学物理 第三次修订本
2
第12章 电磁感应与电磁场
问题的提出 在由电容器构成的放电回路中 由安培环路定理 S1
L
S2
R
H dl I
l
j dS
s
I
对曲面S1 对曲面S2
H dl I
l
H dl 0
l
矛 盾
在非稳恒电流的磁场中, 对同一环路积 分选取不同的曲面时，环流的值不同。
B
dΦe dt
A I
Φ e SD
S
d dt
4
大学物理 第三次修订本
第12章 电磁感应与电磁场
比较
jc
Ic S
d dt
d dt
dD dt
d dt
d D -
dΦe dt
S
d dt
I
+ + +j jc + D + c - dt
麦克斯韦引入位移电流 位移电流密度 位移电流强度
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第12章 电磁感应与电磁场
一、 位移电流 设电容器的面积为S, 传导电流为 d d dq Ic
S
dt
dt
jc
dD
dt
在电容器放电时, 极板 上的 面电荷密度 与电位移 矢量相等, 并随时间变化。
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基站
街道
基站
水面
信号经过道路两侧建筑物不断反射，在传播 过程中衰减很少，容易沿着道路覆盖到很远 的区域，造成越区覆盖，形成覆盖孤岛。所 以在方位角设计时要避免覆盖方向与道路平 行。 当信号覆盖水域时，水面形状不规则，信号 会被水面反射到各个方向，覆盖区域难以控 制，所以在方位角设计时要避免信号直接覆 盖水面。
电磁波最重要的特性是频率，传播速度与光 速相同 C=λ（波长）*f（频率） 不同的频段内的频率具有不同的传播特性， 本文只讲述共性特征。 根据电磁波的频率不同以及传播特性的相似 性将电磁波分为不同的频谱，同一频谱内的 电磁波传播特性基本相似。
频谱划分：
电磁波传播机制 1、反射 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生 反射。反射发生在地球表面、建筑物、墙壁建技术有限公司第十分公司 徐鑫勤
1、电磁波定义 2、电磁波传播机制 3、损耗 4、衰落 5、功率换算 6、传输模型
定义： 电磁波：是由同相且互相垂直的电场与磁场 在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动 的形式传播的电磁场
电磁波的磁场方向、电场方向以及传播方向 三者互相垂直，所以电磁波是横波
Okumura(奥村)/Hata模型：适用于900M宏蜂
窝预测
COST231-Hata模型：适用于1800M宏蜂窝预测
COST231 Walfish-Ikegami模型：适用于900M 和1800M的微蜂窝
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衰落 衰落分为快衰落和慢衰落 快衰落：移动台附近的散射体（地形，地物和移 动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加， 造成接收信号快速起伏的现象。主要由于多径传 播而产生的衰落，由于移动体周围有许多散射、 反射和折射体，引起信号的多径传输，使到达的 信号之间相互叠加，其合成信号幅度表现为快速 的起伏变化，其变化率比慢衰落快，又称为瑞利 （Rayleigh）分布、莱斯（Rice）分布
损耗 1、传播损耗 2、穿透损耗 3、绕射损耗 4、反射损耗
传播损耗 自由空间传播损耗公式：
PL=32.44+20lgF（MHz）+20lgL（ km ）
说明： PL：PathLoss，路径损耗 F：频率 L：接收点与发射信源的距离
从公式中可以看出：
自由空间传播时路径损耗与信号频率以及传 输距离相关
慢衰落：由于移动台的不断运动，电波传播 路径地形地貌是不断变化的，因而局部中值 也是不断变化的．这种变化所造成的衰落比 多径效应引起的快衰落要慢得多，称为慢衰 落。慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气 层结等平均大气条件的变化而引起的，通常 与频率的关系不大，而主要与气象条件、电 路长度、地形等因素有关。慢衰落一般服从 对数正态分布，又称为对数正态衰落或阴影 衰落。
功率换算： 单位：W，mW，dBm，dBW 引入dBm，dBW的目的是为了将倍数关系转化 为加减法 dBm=10lgmW 比如：10W换算为dBm、dBW 10W=10000mW 10lg10W=10lg1000mW=40dBm 10lg10W=10dBW 20W就是增加3dB，值为43dBm
传播模型：
现实中，基站到达UE的信号来自各种不同的路径， 在基站内合并
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
波导效应：波长越短的无线电波，当遇到物 体时，在其表面发生镜面反射的可能性也越 大。当信号在两侧是规则楼房的街道中传播 时，以反射方式行进，称之为“波导效应”。 信号传播与在波导内传播相似，沿波导方向 损耗小，信号就强，其他方向损耗大，信号 强度就弱。波导效应容易引起越区覆盖和导 频污染等，在井型街道会引起切换频繁、掉 话等
频率越高、传输距离越远，路径损耗越大 每当频率增加一倍，路径损耗增加6dB，每当 距离增加一倍，路径损耗增加6dB。
2，穿透损耗 室内信号取决于建筑物的穿透损耗 室内窗口处与室内中部信号差别较大 建筑物材质对穿透损耗影响较大 建筑物墙体厚度对穿透损耗影响较大 电磁波的入射角对穿透损耗影响较大
几种典型的穿透损耗：
接收功率(dBm)
-20
快衰落 慢衰落
-40
-60
10
20
30
距离(m)
抗衰落技术-分集 1、时间分集 2、空间分集 3、频率分集 4、RACK接收
多普勒频移： 原因:移动体在x轴上以速度v移动时会引起多普勒 （Doppler）频率漂移 表达式： v fd 多普勒频移 cosα
V：移动速度 λ：波长 α：入射波与移动台移动方向之间的夹角
隔墙阻挡：5～20dB 楼层阻挡：＞20dB， 室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层 家具和其它障碍物的阻挡： 2～15dB 厚玻璃： 6～10dB 火车车厢的穿透损耗为：15～30dB 电梯的穿透损耗： 30dB左右 茂密树叶损耗：10dB 人体损耗：3dB
频率越高，绕射能力越弱，透射能力越强 频率越低，绕射能力越强，透射能力越弱
一般只考虑接收信号传播方向与移动体移动方向平行
多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波 入射方向之间的夹角有关： 若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正 （接收信号 频率上升）；反之若移动台背向入射波 方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。 信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号 的多普勒扩散，因而增加了信号带宽
直射波及地面反射波 （最一般的传播形式）
电离层反射波 （超视距通讯）
2、绕射
当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的 边缘阻挡时，发生绕射。绝大部分信号来源。
山体绕射波 （阴影区域信号来源）
3、散射 当电磁波的传播路由上存在小于波长的物体、并且 单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，发生 散射。 散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体， 如：树叶、街道标志和灯柱等。