电磁场0绪论
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出了第一个电学定律：库仑定律。使电学研究走上了 理论研究的道路。
• 1820年，丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验
中，发现了电的磁效应，从此将电和磁联系在一起。
• 1822年，法国科学家安培提出了安培环路定律，将
奥斯特的发现上升为理论。
• 1825年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：
欧姆定律。
波通信获得成功，开创了人类无线通信的新时代。
2015/9/14
7
0.3 电磁场理论的主要应用
已经广泛的应用于日常生活、工农业生产、医疗、 国防和科研领域中，如微波炉、电磁炉、静电复印、静 电除尘、电磁治疗仪、磁悬浮列车等。
与我们电子与通信专业有关的应用有无线通信、 广播电视、雷达、无线因特网、无线局域网、卫星通 信、卫星定位以及电磁干扰、电磁兼容等。
2015/9/14
15
卫星定位技术（ GPS）
1964年美国研究成功子午 仪卫星导航系统。1973年美国 提出由24颗卫星组成的GPS （Navigation Satellite Timing
and Ranging /Global Positioning System 的字头缩写 NAVSTAR/GPS的简称）系 统，其含义是利用导航卫星进 行测时和测距。1990年最终的 GPS方案是由21颗工作卫星和 3颗在轨备用卫星组成。
二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、 德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936年， （英）瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行。有效地警戒了来自 德国的轰炸机。1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火 炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为 可能。1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年，能 消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明,使雷达更加完 善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的 部分。
3
wenku.baidu.com
（2）场的分类 a. 按物理量的性质分： 标量场：描述场的物理量是标量。 矢量场：描述场的物理量是矢量。 b. 按场量与时间的关系分： 静态场：场量不随时间发生变化的场。 动态场：场量随时间的变化而变化的场。 动态场也称为时变场。
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0.2 电磁场理论的发展史
• 1785年，法国科学家库仑在实验规律的基础上，提
2015/9/14
5
0.2 电磁场理论的发展史（续）
• 1831年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应
定律。并设计了世界上第一台感应发电机。
• 1840年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了
电磁现象的能量特性。
• 1848年，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路
理论，使电路理论趋于完善。
• 奥斯特的电生磁 和 法拉第的磁生电 ——奠定了电磁学的基础。
电磁场理论
2015版
傅世强
电子信息科学与技术教研室 电航楼405室
2015年9月14日
2015/9/14
1
0.1 场的基本概念 0.2 电磁场理论的发展史 0.3 电磁场理论的主要应用 0.4 课程的地位和任务 0.5 课程的内容设置与特点 0.6 学习方法与要求
2015/9/14
2
0.1 场的基本概念
（1）什么是场？ • 重力场、温度场、电磁场、……
a.从数学角度：场是给定区域内各点数值的集合，这 些数值规定了该区域内一个特定量的特性。
比如：T 是温度场中的物理量，T 就是温度场
b.从物理角度：场是遍及一个被界定的或无限扩展的 空间内的，能够产生某种物理效应的特殊的物质，场 是具有能量的。
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反 射 定 律 的 应 用
2015/9/14
隐形飞机
i
r
i r
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无线网络
无线电信网络一般被应用在使用电磁波的摇控信息传输 系统，像是无线电波作为载波和实体层的网络
2015/9/14
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卫星通信技术
1958年, 美国发射低轨的“斯科尔”卫星成功,这是第 一颗用于通信的试验卫星。1964年,借助定点同步通信卫星 首次实现了美、 欧、非三大洲的通信和电视转播。1965年, 第一颗商用定点同步卫星投入运行。1969年, 大西洋、太平 洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星,卫星地球站已遍 布世界各国，这些卫星地球站又和本国或本地区的通信网接 通。卫星通信经历10年的发展，终趋于成熟。
2015/9/14
8
无线电报 1895年，马可尼进行2.5公里距离的无线电报传送实验成 功。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似试验。
1899年,马可尼进行无线电报跨越英吉利海峡的试验成功； 1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。
无 线 电 之 父
Guglielmo Marconi 20115/98/1744－1937
2015/9/14
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电磁兼容和抗干扰
2015/9/14
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上述广播电视、雷达导航、通信均通过电磁波工作。因此电 磁场理论发挥着极其重要的作用。下面以无线系统为例来说明。
1884年，（德）尼普科夫提出机械扫描电视的设想，
1927年，（英）贝尔德成功地用电话线路把图像从伦敦
传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924年相继发
明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世界上第一个
全电子电视系统。
2015/9/14
10
雷达(Radar) ra(dio) d(etection) a(nd) r(anging)
Alexander Stepanovitch Popov 1859 - 1906 9
广播 1906年，（美）费森登用50千赫频率发电机作发射机，
用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员
听到了他从波士顿播出的音乐。1919年，第一个定时播
发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年，在
美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。 电视
2015/9/14
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0.2 电磁场理论的发展史（续）
• 电磁学理论的完成者——英国的物理学家麦克斯韦
（1831—1879）。麦克斯韦方程组——用最完美的数学
形式表达了宏观电磁学的全部内容。麦克斯韦从理论上预言 了电磁波的存在。
• 1887年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法产生了
电磁波。
• 随之，俄国的波波夫和意大利的马可尼，利用电磁
• 1820年，丹麦的科学家奥斯特在课堂上的一次试验
中，发现了电的磁效应，从此将电和磁联系在一起。
• 1822年，法国科学家安培提出了安培环路定律，将
奥斯特的发现上升为理论。
• 1825年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：
欧姆定律。
波通信获得成功，开创了人类无线通信的新时代。
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0.3 电磁场理论的主要应用
已经广泛的应用于日常生活、工农业生产、医疗、 国防和科研领域中，如微波炉、电磁炉、静电复印、静 电除尘、电磁治疗仪、磁悬浮列车等。
与我们电子与通信专业有关的应用有无线通信、 广播电视、雷达、无线因特网、无线局域网、卫星通 信、卫星定位以及电磁干扰、电磁兼容等。
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卫星定位技术（ GPS）
1964年美国研究成功子午 仪卫星导航系统。1973年美国 提出由24颗卫星组成的GPS （Navigation Satellite Timing
and Ranging /Global Positioning System 的字头缩写 NAVSTAR/GPS的简称）系 统，其含义是利用导航卫星进 行测时和测距。1990年最终的 GPS方案是由21颗工作卫星和 3颗在轨备用卫星组成。
二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、 德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。1936年， （英）瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行。有效地警戒了来自 德国的轰炸机。1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火 炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为 可能。1944年，能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年，能 消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明,使雷达更加完 善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的 部分。
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（2）场的分类 a. 按物理量的性质分： 标量场：描述场的物理量是标量。 矢量场：描述场的物理量是矢量。 b. 按场量与时间的关系分： 静态场：场量不随时间发生变化的场。 动态场：场量随时间的变化而变化的场。 动态场也称为时变场。
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0.2 电磁场理论的发展史
• 1785年，法国科学家库仑在实验规律的基础上，提
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0.2 电磁场理论的发展史（续）
• 1831年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应
定律。并设计了世界上第一台感应发电机。
• 1840年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了
电磁现象的能量特性。
• 1848年，德国科学家基尔霍夫提出了基尔霍夫电路
理论，使电路理论趋于完善。
• 奥斯特的电生磁 和 法拉第的磁生电 ——奠定了电磁学的基础。
电磁场理论
2015版
傅世强
电子信息科学与技术教研室 电航楼405室
2015年9月14日
2015/9/14
1
0.1 场的基本概念 0.2 电磁场理论的发展史 0.3 电磁场理论的主要应用 0.4 课程的地位和任务 0.5 课程的内容设置与特点 0.6 学习方法与要求
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0.1 场的基本概念
（1）什么是场？ • 重力场、温度场、电磁场、……
a.从数学角度：场是给定区域内各点数值的集合，这 些数值规定了该区域内一个特定量的特性。
比如：T 是温度场中的物理量，T 就是温度场
b.从物理角度：场是遍及一个被界定的或无限扩展的 空间内的，能够产生某种物理效应的特殊的物质，场 是具有能量的。
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反 射 定 律 的 应 用
2015/9/14
隐形飞机
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无线网络
无线电信网络一般被应用在使用电磁波的摇控信息传输 系统，像是无线电波作为载波和实体层的网络
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卫星通信技术
1958年, 美国发射低轨的“斯科尔”卫星成功,这是第 一颗用于通信的试验卫星。1964年,借助定点同步通信卫星 首次实现了美、 欧、非三大洲的通信和电视转播。1965年, 第一颗商用定点同步卫星投入运行。1969年, 大西洋、太平 洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星,卫星地球站已遍 布世界各国，这些卫星地球站又和本国或本地区的通信网接 通。卫星通信经历10年的发展，终趋于成熟。
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无线电报 1895年，马可尼进行2.5公里距离的无线电报传送实验成 功。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似试验。
1899年,马可尼进行无线电报跨越英吉利海峡的试验成功； 1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。
无 线 电 之 父
Guglielmo Marconi 20115/98/1744－1937
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电磁兼容和抗干扰
2015/9/14
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上述广播电视、雷达导航、通信均通过电磁波工作。因此电 磁场理论发挥着极其重要的作用。下面以无线系统为例来说明。
1884年，（德）尼普科夫提出机械扫描电视的设想，
1927年，（英）贝尔德成功地用电话线路把图像从伦敦
传至大西洋中的船上。兹沃霄金在1923和1924年相继发
明了摄像管和显像管。1931年，他组装成世界上第一个
全电子电视系统。
2015/9/14
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雷达(Radar) ra(dio) d(etection) a(nd) r(anging)
Alexander Stepanovitch Popov 1859 - 1906 9
广播 1906年，（美）费森登用50千赫频率发电机作发射机，
用微音器接入天线实现调制，使大西洋航船上的报务员
听到了他从波士顿播出的音乐。1919年，第一个定时播
发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年，在
美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。 电视
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0.2 电磁场理论的发展史（续）
• 电磁学理论的完成者——英国的物理学家麦克斯韦
（1831—1879）。麦克斯韦方程组——用最完美的数学
形式表达了宏观电磁学的全部内容。麦克斯韦从理论上预言 了电磁波的存在。
• 1887年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法产生了
电磁波。
• 随之，俄国的波波夫和意大利的马可尼，利用电磁