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* 授课教师: 康凤 *

一、课程的性质

二、电磁场理论的发展 三.

电磁场理论的应用

四、内容安排

五、如何学好《电磁场与电磁波》

六、主要参考书

七、学习经验 * ? 电磁场作为能量的一种形式,是当今世界最重要的能源? 电磁波作为信息传输的载体,成为当今人类社会发布和获取信息、探测未知世界的重要手段

一、课程的性质 ? 电类专业学生必修的专业基础课? 是电气工程师必备知识(电子类5大知识模块之一)? 是电磁理论的重要组成部分 * 1.电磁场理论的早期研究 电、磁现象是大自然最重要的往来现象,也是最早被科学家们关心和研究的物理现象,其中贡献最大的有来顿、富兰克林、伏打等科学家. 19世纪以前,电、磁现象作为两个独立的物理现象,没有发现它们之间的相互联系.但是由于这些研究特别是伏打1799年发明了电池),为电磁学理论的建立奠定了基础.

二、电磁场理论的发展 * 2.电磁场理论的建立 18世纪末期,德国哲学家谢林认为,宇宙是有活力的,而不是僵死的.他认为电就是宇宙的活力,是宇宙的灵魂;

电、磁、光、热是相互联系的. 奥斯特 是谢林的信徒,他从1807年开始研究电磁之间的关系.1820年,他发现电流以力作用于磁针. 法拉第 在谢林的影响下,相信电、磁、光、热是相互联系的.奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针后,法拉第敏锐地意识到,电可以对磁产生作用,磁也一定能够对电产生影响.1821年他开始探索磁生电的实验.1831年他发现,当磁捧插入导体线圈时;

线圈中就产生电流.这表明,电与磁之间存在着密切的联系. * 麦克斯韦 深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题,发展了场的概念.在法拉第实验的基础上,总结了宏观电磁现象的规律,引进位移电流的概念.这个概念的核心思想是:变化着的电场能产生磁场;

与变化着的磁场产生电场相对应.在此基础上提出了一套偏微分方程来表达电磁现象的基本规律,称为麦克斯韦方程组(简洁、对称、完美),是经典电磁学的基本方程. * 3.电磁场理论的发展 在麦克斯韦方程建立后的一百多年里,随着科学技术的发展,电磁理论得到了广泛的应用和发展,尤其近三十年来,无线电电子学、计算机和网络技术的飞速发展,生物电磁学、环境电磁学和电磁兼容等学科的建立,向电磁理论提出了许多新的研究课题,使现代电磁理论得到了迅速的发展. * 1887年,德国科学家赫兹用火花隙激励一个环状天线,用另一个带隙的环状天线接收,证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言,这一重要的实验导致了后来无线电报的发明.从此开始了电磁场理论应用与发展时代,并且发展成为当代最引人注目的学科之一. 三.电磁场理论的应用 * 无线电报:1895年,意大利马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电报传送实验.1896年,波波夫进行了约250米距离的类似试验, 1899年, 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.马可尼以其在无线电报等领域的成就,获得了1909年的诺贝尔物理学奖.无线电报的发明,开始了利用电磁波时期. 有线

电话:1876年,美国A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话. 此后,有线电话便迅速普及开来. * 电视: 1884年,德国尼普科夫提出机械扫描电视的设想,1927年,英国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. 广播: 1906年,美国费森登用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. * 雷达: 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,英国的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. * 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. * 卫星定位技术: 1957年卫星发射成功后,人们试图将雷达引入卫星,实现以卫星为基地对地球表面及近地空间目标的定位和导航.1958年底,美国开始研究实施这一计划,于1964年研究成功子午仪卫星导航系统.1973年美国提出了由24颗卫星组成的实用系统新方案,即GPS计划.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. * 其它应用:阴极射线示波器,喷墨打印机,矿物的分选, 磁分离器,回旋加速器,磁流体发电机, 电磁泵,磁悬浮列车,变压器,电磁炉, 电磁式生物芯片,隐形飞机,电磁高速公路等等 * 矢量分析电磁场的基本规律静态电磁场及其边值问题的解 时变电磁场均匀平面波在无界空间中的传播 均匀平面波的反射和透射 导行电磁波 电磁辐射

四、内容安排 根据纸质教材,分八章 *

五、如何学好《电磁场与电磁波》 (1)上课听,重视课堂内容;

(2)课后根据课本或查阅相关资料,把概念和知识点理解清楚;

(3)独立推导一些基本的公式(量力而行);

(4)独立做适当量习题. *

六、主要参考书 1. 谢处方,电磁场与电磁波(第三版),高等教育出版社,19992. Liang Chi Shen, Jin Au Kong , Applied Electromagnetism. Second Edition , PWS Publishing Company, 19873. John D. Kraus, Daniel A. Fleisch.,Electromagnetics With Applications. Fifth Edition(影印版),北京:清华大学出版社,20015. William H. Hayt, Jr. John A. Buck 著. 徐安士, 周乐柱译. 工程电磁学(第六版). 北京:电子工业出版社,20046. Bhag Singh Guru, Hüseyin R. Hiziroglu 著. 周克定等译. 电磁场与电磁波. 北京: 机械工业出版社,20027. 杨儒贵. 电磁场与电磁波. 北京:高等教育出版社,2003赵家升,杨显清,王园. 电磁场与波典型题解析及自测试题. 西安:西北工业大学 出版社,2002冯林,杨显清,王园等编著. 电磁场与电磁波. 北京:机械工业出版社,200410.杨显清,王园,赵家升. 电磁场与电磁波(第四版)教学指导书,高等教育出版 社,2006 *

七、学习经验 同学A:我周围的人,只要是认真对待功课的大都感觉这次考试其实不难.我想我也就是平时认真学习,考前准备得比较充分吧.感觉这门课相对于以前的功课,难就难在不仅对数学有一定的要求,而且还有很多丰富的物理概念.以前的课程,到期末针对考试恶补一下,即使不完全 懂也能考个很体面的分数.但对于电磁场与电磁波,我感觉平时一旦拉下,后面很难赶上. * 同学B:我在这次《电磁场与电磁波》的期中考试中,仅得了??,分数之低,自我进校学习之首见,所以痛定思痛,特意进行总结,希望老师指点.回想那次考试,当时的手足无措令人记忆犹新,大部分的题目都令人感到无从下笔,而造成这种情况的原因,我想有以下几点:一,上课听讲不够仔细,上课基本是到场以后自己看书,没有听老师讲课,所以在考试中碰到课外题目根本无从下手.二,课外作业不够认真,由于有习题解答,很多稍微复杂些的题目全都参考解答,没有仔细推敲. * 三,自上大学以来学习态度一直不够端正,由于大学考试一直以课后相关习题为主,因此渐渐养成了平时随便,考前突击,背下一些关键题目,靠考试时临场发挥混分数,知识不够扎实牢固,各科分离脱节,以至至今才发现自己在独立解题时步履惟艰,数学运算能力非常薄弱.在后半学期的学习中,我一定努力改正缺点,争取迎头赶上,在期末能取得相对理想的成绩. * 同学C:总体来说电磁场与电磁波是一门思路很清晰的课程.认真学习的同学大部分还是学得很好的.如果学得不好,很可能需求补充一下基础,主要是电磁学和数理方法.如果基础打得好,只要仔细看书并认真听课,就至少可以保证对物理概念的理解不会出问题. ........