电子科技大学-电磁场与电磁波49页PPT

利用无线电波传递信号,要求发射的无线电波随信号而改变。
要横向波外 或c发纵.射波从无,或经线二电者过波的,调振混荡合制电波路的必高须具频有如振下荡特点中:第一“,要检有 ”出调制信号的过程,叫做检波。检波
机械波只能在介质中传播,而电磁波可以在真空中传播,说法C
是 是正确的。 调制 的逆过程,也叫做
飞机降落过程中,当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明
调幅 ,经过调幅以后发射出去的无线电波叫做 调幅波 。使高频 振荡的频率随 信号强弱 而改变叫做调频,经过调频以后发射出 去的无线电波叫做 调频波 。
(2)无线电波的接收
相同 时,激 相同 时,激
从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程,叫做检波。
2-2 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标
(5)电磁振荡的周期T=⑩ 2π LC ,频率f=
1
2电场在周围空间产生 磁场 ,变化 的磁场在周围空间产生 电场 ;均匀变化的电场(磁场)在周围空间 产生 恒定 的磁场(电场),非均匀变化的电场(磁场)在周围空间产 生 变化 的磁场(电场)。 (2)振荡的电场(磁场)在周围空间产生 周期性变化 的磁场(电 场)。 (3)电磁场:变化的电场在周围空间产生磁场,变化的磁场在周围空间产 生电场,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,这就是 电磁场
C.波长、频率和波速间的关系,即v=λf,对机械波和电磁波都适用
答案 A 机械波的传播需要介质,而电磁波的传播不需要介质,所以选 项A说法不正确。干涉、衍射是波特有的现象,选项D说法正确。波能 传递能量,v=λf对机械波和电磁波都适用,故选项B、C说法都正确。
3.(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是 (AC )
1-1 下列关于电磁波的说法正确的是 ( A )

静电场理论除其本身具有许多实际应用之外，掌握它的处 理方法和结论对后续章节的学习将是有益的。
静电场是指相对于观察者而言静止的电荷所产生的场。
• 人们对静电现象的认识可以追溯到两千多年前，早在公元 前585年，希腊哲学家泰勒斯（Thales）就记载了用木块 摩擦过的琥珀可以吸引细小的物体。
• 对静电场的系统性、科学性的研究则是在1785年法国科学 家库仑（Chavles Augustin Coulomb，1736～1806）发现 了以其名字命名的“库仑定律”。
用来描述电场强弱的物理量是电场强度。我们定义， 位于一点处的单位正电荷所受的力为该处的电场强度。
用 表示，其单位为牛顿/库仑（N/C）。
• 定为义Fq：r在，r 则处该放处置的点电电场荷强q（度实为验：电E荷r） ，Fq 它r所受的力
q
whu@
23
电场强度
• Note1：实验电荷电量应足够小，以使得实验电荷的引入 不致影响原来的电场；
• 2.重点、难点
重点：场的基本概念；梯度、散度和旋度的定义、运算和物理 意义
难点：矢性微分算符、亥姆霍兹定理、矢量公式。
whu@
2
Review
( A) 0
() 0
旋无散 梯无旋
A
ds
AdV
S
V
A
dl
A
ds
L
S
whu@
q3所受的力。
[解]
r
3 2
ey，r1
1 2
ex，r2
1 2
ex
r
r1
3 2
ey
1 2
ex，
r
r1
1
r r2
3 2
ey

6.在经典物理学发展史中，出现过四个里程碑式的人物：伽利 略，牛顿，法拉第和麦克斯韦。爱因斯坦认为他们同样伟大， 你如何理解？查找相关的资料，写一篇报告。
2.结论：电磁波具有运动能量，以及与其他 物质相互作用的属性，都是物质的性质。电 磁波具有物质一般性质的同时，也具有特殊 的性质。
（四）：麦克斯韦电磁场理论的意义
❖ 1.电磁场理论的建立，经历了“实践―― 理论――实践”这一科学发展的过程是物 理学发展史上的典型案例。
2.麦克斯韦的电磁场理论，实现了从经典 物理学向现代物理学的重大转折。
3．学生讨论与交流：从电磁波的特点出 发，你认为电磁场是客观存在的吗？
❖ 根据电磁波的特点中的第（5）点可知， 电磁场本身就是一种特殊形态的物质， 无需借助其他物质来传播
三：电磁场的物质性
❖ 1.几种特殊电磁波的例子：
（1）微波炉是利用电磁波进行加热食物。说明电磁场具有能量。
（2）俄国物理学家列别捷夫测量除光对被照射的物体有压力。
个电场是由变化的磁场引起的。 ―――――变化的磁场周围产生电
场是一种普遍存在的现象。
3．学生讨论与交流：变化的磁场 产生的电场与我们熟悉的静电场
有何不同？
❖ 静电场的电场线是由正电荷出发，终止于负 电荷，是不闭合的。而变化的磁场产生的电 场没有起点也没有终点，是闭合的“旋涡电 场”
4．提出：变化的电场能否也产生磁场？
6．麦克斯韦电磁场理论的基本思想：
❖ （1）均匀变化的磁场（或电场）产生稳定的电场（或磁场）
（2）非均匀变化的磁场（或电场）产生变化的电场（或磁场）。
（3）按三角函数规律变化的振荡磁场（或电场）产生同频 率的三角函数规律变化的振荡电场（或磁场）
Hale Waihona Puke （4）变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的 电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分离的统一场，这 就是电磁场

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电磁波的产生
电磁波的产生
•电磁场由近及远地传播——形成电磁波
•电磁波的发射: 条件：1、要有足够高的振荡频率 2、电场和磁场分散到尽可能大的空间
电路的改造： 1、增大d、减小S→C↓ 减小线圈的匝数→L↓
增大振荡频率
2、开放电路： 使电场和磁场扩展到外部空间
电磁波的特点
1、E和B相互垂直且都垂直于—传—播电方磁向 波是横波
A.仍静止在某点处 B.将做匀速运动 C.将做加速运动 D.以上说法均不对
图14-2-2
延伸·拓展
【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，变化 的磁场周围空间将产生电场，处在电场中 的带电粒子将受到电场力的作用而做加速 运动，故C正确.
Unit 1 Living with technology
• Prepositions are words that are used before a noun or a noun phrase to show time, place, movement, etc.
电磁场与电磁波
伟大的物理学家——
麦克斯韦
主要贡献： ▪建立电磁场理论 ▪预言电磁波的存在
麦克斯韦(1831-1879)简介 英国物理学家、数学家。15岁在“爱丁堡皇家学报”发表论文，
1854年从剑桥大学毕业，卡文迪许试验室首任主任，写了100多篇 有价值的论文，是一位可以与牛顿、爱因斯坦相提并论的科学家。
5.在LC振荡电路中，已知L=1.0×10-2H， C=1.0×10-10F，从开始放电起到振荡
电流第一次达到最大，经历的时间为 1.57×10-6s，该电路产生的电磁波的波长 为1884m.
能力·思维·方 法
【例1】关于麦克斯韦电磁场理论，下面几种说法 正确的是( D )

A A J ( ) t t A ( A) 2 A 2 A 2 A 2 J ( A ) t t A 0 t 2 A 2 A 2 J t
除了利用洛伦兹条件外，另一种常用的是库仑条件，即 A 0
（洛仑兹条件是个定解条件。）
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电磁场与电磁波
第4章 时变电磁场
D E H B
E B J t
8
位函数的微分方程 （达朗贝尔方程） D H J t A B A E t
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电磁场与电磁波
第4章 时变电磁场
7
位函数的规范条件
造成位函数的不确定性的原因就是没有规定 A 的散度。利用 位函数的不确定性，可通过规定 A 的散度使位函数满足的方程得
以简化。 在电磁理论中，通常采用洛伦兹条件，即 A 0 t
第4章 时变电磁场
19
电磁能量在内外导体之间的介质中沿轴方向流动，即由电源向负 载，如图所示。
同轴线中的电场、磁场和坡印廷矢量 （理想导体情况）
穿过任意横截面的功率为
P S ez dS
S
b
教育出版社出版
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电磁场与电磁波
得到的电磁场矢量是相同的。
问题 若应用库仑条件，位函数满足什么样的方程? 具有什么特点?
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电磁场与电磁波
第4章 时变电磁场
11
4.3
电磁能量守恒定律 （重点）

流或电荷分布。时间 r r / v正好是电磁波以速度 v 1/
从源点 r 传到场点 r 所需的时间。
由此可知：在离开原点的r点处，t时刻场点处的标量位变化滞后 于源点的变化。滞后的时间等于源的变动以速度c从源点传播到场点 所需要的时间。因此，定义：
r,t4 1V 'r',trcrdV 标量滞后位
电磁场与电磁波
第8章 电磁辐射
第八章 电磁辐射
● 产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电 磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。
● 对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和 效率。
● 天线的形式可分为线天线和面天线。 ● 本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用叠加
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04:34
电子科技大学电磁场与电磁波课程组
电磁场与电磁波
第8章 电磁辐射
8.2 电偶极子的辐射
电磁辐射系统最简单的形式是电偶极子和磁偶极子 电偶极子为长度远小于波长的载流线元，也称元天线 电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题
对电于场正 和弦磁电场磁均波垂，直电于流传和播电方荷向以，正即弦为规TE律M变波化，则可得标量滞后位、矢量滞后位的复数形式为：
HjE 在电远偶离 极电子偶的极辐子射的场区分域布（是方向）角 的函数，为了便于分析天线辐射场的空间分布情况，我们将离开天线一定距离处，场量随角度变化
原的理函求 数解f( 线,天)线称和为阵天列线天方线向的图辐因射子问。题。 根 辐据射方能向 量图 非因 均子 匀绘 分制 布的 ，图具形 有， 方称 向为 性方 。向图。

二、单质
4、制备 (1)工业制法 液化空气，蒸发。 (2)实验室制法 原理：NH4Cl+NaNO2(饱和)=NaCl+N2↑+2H2O 药品：NH4Cl溶液，饱和亚硝酸钠溶液 装置：液液加热 除杂：干燥
二、单质
收集： 【讨论】为何使用冰盐冷却？A用来何用？加 热前必须怎么做？收集前应如何操作？如何 收集？加热片刻后可以移去酒精灯，为什么？
本质
种类 传播 速度
电磁波
机械波
都是波，都会发生干涉、衍射等现象
都满足关系：v=λf
是一种客观存在的物质
本身不是物质， 是运动形式的传播
是横波
有横波也有纵波
不需介质 传播电磁能及信息
真空中：恒定 介质：取决于介质与频率
需要介质 传播机械能及信息
取决于介质
讨论与交流
从电磁波的特点出发，你认为电磁场是客 观存在的物质吗？
二、单质
磷（红磷、白磷） 1、分子结构：
2、物理性质： 3、化学性质：
4P+5O2=2P2O5 P2O5+H2O(冷)=2HPO3(偏磷酸剧毒) P2O5+3H2O(热)=2H3PO4(无毒) 2P+3Cl2=2PCl3 2P+5Cl2=2PCl5
二、单质
隔绝空气
416℃ 冷却
白磷----→红磷----→升华---→白磷
三、氢化物
4、制备 (1)工业制备 N2+3H2=2NH3(催化剂、加热、加压) (2)实验室制法 原理：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 药品：固体NH4Cl，消石灰(浓氨水、CaO) 装置：固固加热(液固加热) 除杂：干燥

探究一
探究二
随堂检测
画龙点睛变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
探究一
探究二
随堂检测
实例引导例1根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是( )A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场解析:根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化识
自我检测
1.正误判断。(1)电磁波也能产生干涉、衍射现象。( )答案:√(2)电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播。答案:√2.探究讨论。为什么电磁波是横波?答案:根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度和磁感应强度是相互垂直的,且二者均与波的传播方向垂直。因此,电磁波是横波。
探究一
探究二
随堂检测
规律方法理解麦克斯韦的电磁场理论的关键掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。
探究一
探究二
随堂检测
变式训练1如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波( )
解析:由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激发出振荡的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。答案:D

8. Oblique Incidence at Boundary between Perfect Dielectric 9. Null and Total Reflections 10. Oblique Incidence at Conducting Boundary 11. Oblique Incidence at Perfect Conducting Boundary 12. Plane Waves in Plasma 13. Plane Waves in Ferrite
1. Radiation by An Electric Current Element 2. Directivity of Antennas 3. Radiation by Symmetrical Antennas 4. Radiation by Antenna Arrays 5. Radiation by Electric Current Loop
Chapter 8
Plane Electromagnetic Waves
1. Wave Equations 2. Plane Waves in Perfect Dielectrics 3. Plane Waves in Conducting Media 4. Polarizations of Plane Waves 5. Normal Incidence on A Planar Surface 6. Normal Incidence at Multiple Boundaries 7. Plane Waves in Arbitrary Directions
Preface Chapter 1 Vector Analysis
1. Directional Derivative and Gradient of Scalar Fields 2. Flux and Divergence of Vector Fields 3. Circulation and Curl of Vector Fields 4. Solenoidal and Irrotational Fields 5. Green's Theorems 6. Uniqueness Theorem for Vector Fields 7. Helmholtz's Theorem 8. Orthogonal Curvilinear Coordinates

电磁波的散射与衍射
散射
当电磁波遇到尺寸远小于其波长 的障碍物时，会产生散射现象， 散射波向各个方向传播。
衍射
当电磁波遇到尺寸接近或大于其 波长的障碍物时，会产生衍射现 象，衍射波在障碍物后形成复杂 的干涉图样。
03
电磁波的辐射与接收
天线的基本概念与分类
天线的基本概念
天线是用于发射和接收电磁波的设备，在通信、雷达、无线电等系统中广泛应 用。
再经过信号处理得到目标的图像。
02
系统组成
红外成像系统主要由光学系统、红外探测器和信号处理系统组成。
03
电磁场与电磁波在红外成像中的应用
电磁场与电磁波在红外成像中用于接收目标的辐射信息，经过处理得到
目标的图像。
05
电磁场与电磁波实验
电容与电感测量实验
总结词
掌握电容和电感的基本测量方法
详细描述
通过实验学习如何使用电桥、交流电桥等基本测量工具，了解不同类型电容和电感的工作原理和测量方法，掌握 电容和电感的基本特性。
折射率与波长有关
不同媒质对不同波长的电磁波有不 同的折射率。
电磁波的反射与折射
反射定律
当电磁波遇到不同媒质的分界面时， 一部分能量返回原媒质，一部分能量 进入新媒质。反射波和入射波的振幅 和相位关系遵守反射定律。
折射定律
当电磁波从一种媒质进入另一种媒质 时，其传播方向发生改变，这种现象 称为折射。折射定律描述了折射角与 入射角、折射率之间的关系。
电磁场与电磁波课件
目录
• 电磁场的基本概念 • 电磁波的传播特性 • 电磁波的辐射与接收 • 电磁场与电磁波的应用 • 电磁场与电磁波实验 • 总结与展望
01
电磁场的基本概念