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北京航空航天大学电磁场理论课件第1讲 绪论

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电磁场与电磁波绪论课件

电磁场与电磁波绪论课件

PART 03
电磁场与电磁波的应用
无线通信
无线通信是利用电磁波在空间传输信息的通信方式，包括移动通信、无线局域网、 卫星通信等。
无线通信技术不断发展，从2G到5G，传输速度和可靠性不断提高，覆盖范围也不断 扩大。
无线通信在现代社会中发挥着重要作用，是人们获取信息、交流沟通的主要方式之 一。
雷达探测
详细描述
磁测法使用磁通量探头或磁力计来测量磁场 强度或磁通量密度，通过测量磁力或磁通量 变化来推算电场强度。这种方法在磁场测量 和磁力应用中较为常见，具有较高的灵敏度 和分辨率。
光测法
总结词
光测法是一种通过测量光的干涉、衍射和偏 振等特性来研究电磁场的方法。
详细描述
光测法利用光的干涉、衍射和偏振等特性与 电磁场相互作用的原理，通过测量光的变化 来推算电磁场的分布和性质。这种方法在光 学和光谱学领域中较为常见，具有较高的空
总结词
电磁波的电场矢量方向称为极化方向， 极化是电磁波的一个重要特性。
VS
详细描述
在空间中传播的电磁波，其电场矢量的方 向称为极化方向。由于电场和磁场相互垂 直，因此极化方向与传播方向构成一个平 面。不同的极化方向可以影响电磁波的传 播方式和性质，如折射、反射等。极化是 研究电磁波传播和应用的重要参数之一。
雷达探测是利用电磁波探测目标 并获取其位置、速度、形状等信
息的探测方式。
雷达广泛应用于军事、航空、气 象等领域，对于监测和预警具有
重要意义。
雷达探测技术不断发展，探测精 度和抗干扰能力不断提高，能够
更好地满足各种应用需求。
医学成像
医学成像是指利用电磁波对生 物体进行无损检测和成像的技 术。
医学成像技术包括X射线、超 声、核磁共振等，能够提供人 体内部结构和病变的详细信息 。

精品课件-电磁场与电磁波-第1.1节

精品课件-电磁场与电磁波-第1.1节

(2) 叉积（续）
在直角坐标系中，叉积还可以表示为
ax ay az A B Ax Ay Az
Bx By Bz
ax Ay Bz Az By ay Az Bx Ax Bz az Ax By Ay Bx
结论
如果两个不为零的矢量的叉积等于零，则这两个矢量
必然相互平行。 a x a y a z ,a y a z a x ,a z a x a y
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持 ！
----谢谢大家！！
ax
ay
ay
az
az
1
矢量的标量积
(2) 叉积(cross product) 任意两个矢量的叉积是一个矢量，故也称为矢量积。
C A B an AB sin
方向垂直于矢量 A与B
C
组成的平面，且 A、B
与C成右手螺旋关系
大小等于两 个矢量的大 小与它们的 夹角的正弦
之乘积 B
A
矢量的叉积
在直角坐标系中 a x a x a y a y a z a z 0
结论
矢量的加减运算同向量的加减，符合平行四边形法则。 任意两个矢量的点积是一个标量，任意两个矢量的叉积 是一个矢量 如果两个不为零的矢量的点积等于零，则这两个矢量必 然相互垂直。 如果两个不为零的矢量的叉积等于零，则这两个矢量必 然相互平行。
矢量的代数运算
加法和减法
矢量的乘积
1. 矢量的加法和减法
C A B ax Ax Bx a y Ay By az Az Bz
D A B ax Ax Bx ay Ay By az Az Bz
结论:矢量的加减运算同向量的加减，符 合平行四边形法则。

电磁场与电磁波绪论和第1章讲解

电磁场与电磁波绪论和第1章讲解

论
时变电磁场
基
均匀平面波在无界空间中的传播 均匀平面波的反射与透射
础
工
导行电磁波---微波技术
程
电磁辐射------天线原理
应
用
17
参考书
杨儒贵.电磁场与电磁波（中文版&英文版）.高等教育出 版社，2003
杨儒贵.电磁场与电磁波教学指导书.高等教育出版社， 2003
毕德显、林为干院士的电磁场理论更经典。 麻省理工的网络课程
1
Electromagnetic Fields and Electromagnetic Waves
电磁场与电磁波
崔光亮 凝聚态物理研究所
15653972883 cuiguangliang@
2
一、课程的性质和任务
“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信息 类专业本科生必修的一门专业基础课，课程涵盖的内容是 合格的电子、电气信息类专业本科学生所应具备的知识结 构的重要组成部分。
10
该类型微带天线还被用来集 成 PCMCIA 卡 、 无 线 MODEM和LAN。 PCMCIA 卡 尺 寸 形 同 信 用 卡，15•15•1 mm
PCMCIA卡式天线
11
天线在无线网络技术中的应用
无线路由器和无线网卡
台式机专用的PCI接口无 线网卡
笔记本电脑专用的PCMCIA 接Байду номын сангаас网卡
USB无线网卡
传输——导行电磁波（导波理论）
发射和接收——天线（天线理论） 传播——入射、反射、透射、绕射（电波传播）
7
天线
中、短波发射天线
微波接力天线
8
卡塞格伦天线
卡赛格伦天线是从卡赛格 伦光学望 远镜发展起来的一 种微波天线,它由反射面系统 和一个照射器组成， 反射面 系统包括一个旋转抛物面 .这 种天线是把照射器辐射的 球 面波，经副面和主面两次反 射后， 最终以平面波沿天线 轴辐射出去。

北邮通原课件1 彭涛

北邮通原课件1 彭涛
一些概念
消息:信源想让信宿得到的信息的具体表现 形式.如一段声音,一张图片等 信息:消息的内涵.通信中,一般不刻意区 分消息和信息 信号:为了通信,须将消息转换成信号以利 于进行处理,变换和传送.信号是消息的载 体,一般为电信号
P 16
1.3 通信系统和通信网的构成
一些概念
有效性:单位带宽内传送的信息量的多少. 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示;数字通信系统用频带利用率 (bit/Hz)表示 可靠性:接收信息的准确程度.模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示;数字通信系 统用误比特率表示 有效性和可靠性是相互矛盾的,可以互换.
P 12
1.3 通信系统和通信网的构成
通信技术包括以下两大方面的技术
通信系统:点对点通信所需设施 通信网:由许多通信系统组成多点间能相互 通信的全部设施
P 13
1.3 通信系统和通信网的构成
通信系统的仙农模型(图1.1) S S C0 = B log 1 + 2 = B log 1 + σ N0 B
P 21
1.3 通信系统和通信网的构成
一些概念
电路交换网:如PSTN 分组交换网:如Internet 综合业务数字网(ISDN):用于解决电路 交换网和分组交换网互通问题.发展到BISDN阶段,采用的交换方式是异步转移模 式(ATM,一种快速分组交换)
P 22
�
通信就是互通信息
古代通信:驿站传信,烽火台 现代通信一般指电信,即远距离通信 (telecommunication)
电报 电话 Etc.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P5
1.2 通信发展简史和展望
现代通信的主要事件
1838年:摩尔斯发明有线电报 1864年:麦克斯维提出电磁场方程 1876年:贝尔发明电话 1896年:马可尼发明无线电报 1906年:真空管问世 1918年:调幅无线电广播 ….

第一章电磁场理论基础精品PPT课件

第一章电磁场理论基础精品PPT课件

1.1.1 矢量和矢量场
（4）微分元矢量
– 线微分元矢量通常称为线元 z 矢量
dl eldl
dl dl3
– 线元矢量可表示成三个坐标 O
y
分量的矢量和。在直角坐标
dl1
系中有
x
dl2
图1-1-2 直角坐标系中线元矢量 dl
d l d l1 d l2 d l3 e x d x e y d y e z d z
• 在直角坐标系中
A •B A xB xA yB yA zB z A
A• B Acos
B
• 满足交换律和分配律
B 图1-1-5 矢量的标积
注：A•B0 AB
1.1.2 矢量的代数运算
AB
（2）矢量的矢积 （叉积 ）：为矢量。
ABnABsin
n
A
– 在直角坐标系中
图1-1-6 矢量的矢积B
A B A y B z A z B y e x A z B x A x B z e y A x B y A y B x e z
微波技术与天线
——第1章 电磁场理论基 础
第1章 电磁场理论基础
1.1 矢量分析 1.2 麦克斯韦方程和边界条件 1.3 基于麦克斯韦理论的静态场描述 1.4 电磁场的波动方程、坡印廷定理 和唯一性定理 1.5 动态矢量位和标量位 1.6 理想介质中的SUPW 1.7 SUPW的反射和折射
1.1 矢量分析
1.1.1 矢量和矢量场
（4）微分元矢量
dS ndS n
– 面微分元矢量通常称为面元矢量
dS=ndS
dS
– 方向矢量n的确定
图1-1-3 面元矢量 dS
• dS为开表面上的面元，n的方向与围成开 表面的有向闭合曲线呈右手螺旋关系。 n

电磁场理论_部分1(共计377页)

电磁场理论_部分1(共计377页)

三、教材与参考书
大连海事大学“电磁场与电磁波”（教材） 潘仲英“电磁场、天线与电波传播” 王家礼“电磁场与电磁波” 牛中奇等“电磁场理论基础” 王增和等“电磁场与电磁波”
第1章 麦克斯韦方程
§1-1 基本电磁量
一、源量 1.电荷
①体电荷密度（电荷体密度）：(x, y, z) lim q(1( C-1/m-31))
计算公式：毕奥－萨伐尔定律
v
B
v dB
0I
L
4
vv
dl' R 0I
L R3
4
v dl'
(rv
rv'
)
L | rv rv' |3
单位：1特斯拉（T）＝1韦伯/米2(Wb/m2)＝104高斯
洛伦磁力：
v F
qvv
v B
(1-1-22)
4.磁场强度矢量
磁介质：讨论媒质与磁场相互作用时，称媒质为磁介质。
解：(1) 导线中的传导电流为
I
C
du(t) dt
CU0
cos(
t)
nˆ lim
I
( A/m 2
)
s0 s
I J dS J nˆdS
(1-1-6) (1-1-7)
②表面电流密度矢量
JS：
JS
(
x,
y,
z)
nˆ
lim
s0
I l
( A/m )
(1-1-8)
两种电流密 度的关系：
J (x, y, z) nˆ lim
I
nˆ lim I (A/m2 ) JS
当今，不论是通信、雷达、广播、电视，还是导航、遥控遥测， 都是通过电磁波传递信息来进行工作的。因此以宏观电磁理论为 基础，电磁信息的传输和转换为核心的电磁场与电磁波工程技术 将充分发挥其重要作用。

电磁场与电磁波理论课件PPT第1章


（1.2.6）
♥ 标量函数 在空间给定点沿 方向的方向导数等
于该点的梯度矢量
在该方向上的投影 。
（1.2.5）
1-43
《电磁场与电磁波理论》
第1章 矢量分析与场论
2. 标量场的梯度
♥ 梯度的表示——哈密顿（Hamilton）算子 ◘ 直角坐标系中的哈密顿算子 （1.2.7） ◘ 直角坐标系中的梯度表示式 （读作del）
（1.1.33）
（1.1.35）
1-34
《电磁场与电磁波理论》
第1章 矢量分析与场论
1.2 1.2.1
场的微分运算 场的基本概念


1.2.2
1.2.3 1.2.4
标量场的方向导数和梯度
矢量场的通量和散度 矢量场的环量和旋度
1-35
《电磁场与电磁波理论》
第1章 矢量分析与场论
1.2.1 场的基本概念
第1章 矢量分析与场论
1.矢量与单位矢量
♥ 矢量——在三维空间中的一根有方向的线段。 该线段的长度 该线段的方向 代表该矢量的模， 代表该矢量的方向
（1.1.1）
♥ 单位矢量——模等于1的矢量叫做单位矢量。
（1.1.2）
1-12
《电磁场与电磁波理论》
第1章 矢量分析与场论
2.矢量表示法
♥ 在直角坐标系中矢量的表示 （1.1.3） ——矢量的三个分量，即矢量在三个坐标上的投影 矢量的大小 矢量的方向的单位矢量 （1.1.4）
1-13
《电磁场与电磁波理论》
第1章 矢量分析与场论
2.矢量表示法
♥ 矢量的方向余弦
——矢量与三个坐标轴之间的夹角。 ♥ 矢量的方向的单位矢量 （1.1.5）
◘ 一般情况下均采用矢量的方向的单位矢量（方向余弦）来

电磁场理论PPT课件


I
在非稳恒情况下，电流也是连续闭合的。
传导电流与位移电流的区别：
传导电流I
位移电流I d
变化的电场
不产生焦耳热
起源
热效应
存在媒体 二、全电流
电荷的运动 有
导体
导体、电介质、真空
如果电路中同时有传导电流和位移电流通过某一截面，则二者 之和称为全电流。 dD 全电流电流密度： j全 j jd j dt d 全电流电流强度： I 全 I I d I D dt 全电流在任何情况下总是连续的。
解:
（1）电容器两极板 间的位移电流
R
r
dD dD dE 2 S R 0 Id dt dt dt
2.8( A)
（2）以两板中心连线为轴，取半径为r的圆形回路，应 用全电流定律 d D 全电流为通过 L H dl I
dt
圆形回路的电流
当r R时
B L H dl H 2r 2r

L
H dl I 全 I I d I
D dS S t
位移电流的意义： 揭示了电场和磁场的内在联系
结论：传导电流和位移电流都能激发涡旋磁场。 位移电流的引入深刻地揭示了电场和磁场的内 在联系，反映了自然界对称性的美。法拉第电磁 感应定律表明了变化磁场能够产生涡旋电场，位 移电流假设的实质则是表明变化电场能够产生涡 旋磁场。变化的电场和变化的磁场互相联系，相 互激发，形成一个统一的电磁场。
H dl I
L
I：自由电流或
S
j dS
传导电流
S曲面：以闭合曲线L为边线的曲面 I：穿过曲面S的电流强度
非稳恒电流
I

电磁场理论 第1讲 绪论

安培（1775－1836）
了安培定律。
第一讲
二、电磁场理论的发展
绪 论
1831 年 英 国 科 学 家 法 拉 第 （1791－1867）发现电磁感应现象， 创建了电磁感应定律，揭示时变磁
场可以产生电场。
法拉第（1791－1867）
第一讲
二、电磁场理论的发展
1865年，英国科学家麦克斯 韦（1831－1879）提出了位移电 流的假设，认为时变电场可以产
马可尼于19世纪末先后发明了用电磁
波作为媒体传输信息的技术。
赫兹（1857－1894）
当今的无线通信、广播、雷达、遥控遥测、微波遥感、无
线因特网、无线局域网、卫星定位以及光纤通信等信息技术 都是利用电磁波作为媒介传输信息的。
第一讲
绪 论
三、电磁场与电磁波的应用
工业：加热、检测、……； 农业：育种、杀菌、……；
绪 论
eff
2 c 2 2 p 2 a ln(a / r0 )
第一讲
★ 开口谐振环的有效磁导率
绪 论
eff
F 2 0 [1 2 ] 2 0 j )
3l 2 0Cr 3
2 0
F
r2
a2
2 l 0 r
a
w
r
t
第一讲
★ 双负媒质的构成
第一讲
绪 论
电磁场理论
第一讲
一、课程的性质和任务
绪 论
“电磁场与电磁波”是电子信息类及电气信息类专业 的必修技术基础课
课程涵盖的内容是电子电气信息类专业学生应具备知 识结构的重要组成部分 学生而言，本课程是基础课程通向专业课程的桥梁， 是最重要的专业基础课之一 本课程将在大学物理基础上，更深入地研究宏观电 磁现象和电磁过程的基本规律及其分析计算方法，培养 分析和解决电磁场工程基本问题的能力

电磁场与电磁波电磁场绪论PPT文档19页


谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电磁场与电磁波电磁场绪论ห้องสมุดไป่ตู้4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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电磁波试验：德国，赫兹
B0
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
5
课程概述
电磁场理论
电磁场？
应用？
与大学物理 区别？
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
6
大学物理所学的电磁场
静电场
积 分
大学物理
静磁场
形 式
麦 电磁感应：初步接触时变场 克
斯
电磁能概念
韦
方
程
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
1
参考书及考核方式
参考书：
《电磁场理论学习辅导与典型题解》苏东林，陈爱新，谢树果 《电磁场与电磁波》谢处方，饶克谨 《工程电磁场导论 》冯慈璋，马西奎主编 《电磁场与电磁波 》杨儒贵 《工程电磁场原理 》倪光正
考核方式：
作业 期中考核
20％
Simulate
signal
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
integrity
10
现代电子技术
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
11
连接中的电磁场问题
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
12
信号完整性
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
13
阵列天线
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
14
低噪放设计
电磁场理论讲稿
第1讲 绪论
北京航空航天大学 电磁场理论教学团队
学时、学分及教材
时间：16周 学生：101人（370224，370225，370226） 学时数：64学时 学分： 4学分 教材
《电磁场与电磁波》，苏东林等，高等教育出版社 《电磁场理论学习辅导与典型题解》，苏东林等，电子工业出版社
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
4
电磁场的发展历程
雷电试验：美国，富兰克林
库仑定律：法国，库仑
伏打电池：意大利，伏打
电流对磁针的作用：丹麦，奥斯特
安培定律：法国，安培
欧姆定律：德国，欧姆 电磁感应定律：英国，法拉弟 焦耳定律：英国，焦耳 麦克斯韦方程：英国，麦克斯韦
EBt HJtD D
PCB Interconnect Substrates
Plot fields Create SPICE
netlists
L002 7 8 7.37328E-010 R002 8 9 0.0177806 C002 9 3 4.0749E-013 L003 10 11 7.37328E-010 R003 11 12 0.0177806 C003 12 3 4.0749E-013
12章）
辐射问题（引入辐射源）
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
18
30％
期末考核 50％
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
2
答疑辅导时间
每周交1次作业 每周安排2次答疑
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
3
大纲
参考本课程的教学大纲 课前预习 课后复习 先修课程：高等数学、数理方程与矢量场论、复
变函数、常微分方程、大学物理 安排课件、演示实验、看有关录像、写大型作业
通过学习使学生开阔视野，学会从场的角度观察问题、分 析问题、解决问题。在学习内容上，学生应掌握电磁场的 基本性质、典型分析方法；正确理解电磁场的基本概念， 并能运用这些概念，从电磁场的角度分析和处理一些典型 的电磁场问题；对电磁场及电磁波的整体理论体系有一个 比较完整的理解。
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
7
实际生活中用到的电磁场
防静电措施——避雷针； 电视天线（阻抗、极化匹配）
室内天线 公用天线
在移动通信上的应用
互联网无线接入 蓝牙技术 RF/MMIC技术 手机辐射对人体影响：见IEEE/MTT文章
高速数字电路：CPU主频达到微波频段
射频电路中的串扰（cross-talk）
17
授课体系
•矢量分析（2章） •积分形式场定律：整体物理意义（1章）
•微分形式场定律（边界条件）（4章）
•静态场
静电场
位函数（标量位）（4章） 分离变量法（5章）
多极子展开法（6章）
静磁场：位函数（标量/矢量位）（6章）
•物质中的场定律Biblioteka （7章） 无界空间不讨论辐射源问题
•时变场 半无界空间
（10/11/
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
15
汽车EMI/EMC
E field
H field
电磁场与我们密不可分
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
16
电磁场课程特点
是电子工程类专业的主要基础课程之一，它不仅是许多专 业课程的重要基础，而且是许多新兴边缘学科的发展基础 和生长点。
从电磁场的角度研究物质的基本属性、运动规律及其相互 作用。理论严谨、体系完整，其逻辑推理、数学物理分析 方法及所研究的电磁场运动规律都具有独特之处，具有一 定的代表性。
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
8
在国防上的应用
隐身技术 防空导弹系统、预警系统 卫星通信、卫星遥感 C3I ……
北京航空航天大学电磁场理论教学团队
9
电磁场理论与现代通信技术
Connectors Packages
Cables
Calculate R, L, C Matrices