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《电磁场和电磁波》讲义一、什么是电磁场在我们生活的世界中，电磁场是一种无处不在但又常常被我们忽略的存在。
简单来说，电磁场就是由带电粒子的运动所产生的一种物理场。
想象一下，当一个电子在空间中移动时，它的周围就会产生一个电场。
这个电场会对周围的其他带电粒子产生力的作用。
与此同时，如果这个电子在移动的过程中还在不断地改变速度，那么就会产生磁场。
电场和磁场就像是一对好兄弟，它们总是同时出现，相互关联，并且相互影响。
这种相互作用的结果就是我们所说的电磁场。
电磁场的强度和方向可以用数学上的向量来描述。
电场强度用 E 表示，磁场强度用 B 表示。
它们的大小和方向会随着带电粒子的运动状态以及空间位置的变化而变化。
二、电磁场的特性电磁场具有一些非常重要的特性。
首先，电磁场可以在空间中传播。
这就像我们扔一块石头到水里，会产生一圈圈的水波向外扩散一样，电磁场也能以电磁波的形式在空间中传播能量和信息。
其次，电磁场遵循一定的规律。
比如，库仑定律描述了两个静止点电荷之间的电场力作用；安培定律则描述了电流与磁场之间的关系。
再者，电磁场具有能量。
当电磁场发生变化时，能量会在电场和磁场之间相互转换。
这也是电磁波能够传播的一个重要原因。
三、电磁波的产生电磁波的产生通常需要一个源，比如一个加速运动的电荷或者一个变化的电流。
以天线为例，当电流在天线中快速变化时，就会产生迅速变化的电磁场，并向周围空间发射出去，形成电磁波。
另外，原子内部的电子在不同能级之间跃迁时，也会释放出电磁波。
这种电磁波的频率和能量与电子跃迁的能级差有关。
四、电磁波的性质电磁波具有波动性和粒子性双重性质。
从波动性的角度来看，电磁波和其他波一样，具有波长、频率、振幅等特征。
波长是相邻两个波峰或波谷之间的距离；频率则是单位时间内波振动的次数；振幅表示波的能量大小。
电磁波的频率范围非常广泛，从极低频率的无线电波到高频率的伽马射线。
不同频率的电磁波在性质和应用上有着很大的差异。
Lect.10 引言1.课程简介1) 课程内容“电磁场与电磁波”或者叫电磁学，涉及到很多方面的内容。
翻开书本的话，会看到有矢量分析，电磁学的学习的数学基础，有静态电磁场、时变电磁场、电磁波、波导、天线等很多方面的内容。
但可以用一句话来概括：电磁学研究静止及运动电荷相关效应的一门学科，它是物理学的一个分支。
由基础物理学的知识可知，电荷产生电场。
电荷的移动构成电流，而电流则会在空间中产生磁场。
静止的电荷产生静电场。
恒定电流产生静磁场。
如果电荷或者电流随时间变化，则产生时变电场及时变磁场。
时变电场和时变磁场还可以相互激发，形成在空间中独立传播的时变电磁场，即电磁波。
所有的电磁场的唯一来源就是静止或者运动状态的电荷。
所以我们说《电磁场及电磁波》或者《电磁学》这门课程，不干别的，就是研究静止及运动电荷所产生的效应。
2) 核心概念这门课程的核心概念有两个，一个是场(field)，一个是波(wave)。
那么，什么是场？场是一个数学概念，只某个量在空间中的分布。
这个量可以不随时间变化，也可以随时间改变，前者称为静态场，后者称为时变场。
例如，在地球表面或者附近，任意位置，任意一个有质量的物体都受到重力的吸引，我们说地球在其周围的空间中形成了重力场。
例如，一个流体，流动的液体或者气体，每一个位置上流体的质点都对应一个速度，我们说，空间存在流体的一个速度场。
对于物理学上的场而言，空间上，每个点都对应有某个物理量的一个值。
这个物理学上的场，根据物理量本身的性质，有标量场和矢量场之分，我们之后会学到。
波(wave)的概念。
振动在空间的传播，伴随能量的传播过程。
举例：声波。
电磁波电磁波相关内容：波的描述、界面上的反射与折射、波在开放及封闭空间中的传播等。
3) 电磁理论的发展早期：电及磁现象被视为两种独立的不同的现象。
希腊人琥珀中国《吕氏春秋》司南富兰克林正负电荷、电荷守恒。
风筝实验库伦库伦定律定量电学1820，Hans Christian Orsted: 电流可以造成磁针的偏转.即电流可以产生磁场。
《电磁场与电磁波》讲义一、引言在我们的日常生活中，电磁场与电磁波无处不在。
从手机通信到无线网络，从电力传输到医疗诊断，电磁场与电磁波在现代科技中扮演着至关重要的角色。
然而，对于大多数人来说，电磁场与电磁波的概念可能仍然显得神秘而陌生。
本讲义旨在为您揭开电磁场与电磁波的神秘面纱，帮助您理解其基本原理、特性以及在实际生活中的应用。
二、电磁场的基本概念1、电场电场是由电荷产生的一种物理场。
当一个电荷存在时，它会在周围空间产生电场，其他电荷在这个电场中会受到力的作用。
电场的强度可以用电场强度矢量 E 来描述，其单位是伏特每米（V/m）。
2、磁场磁场是由电流或运动电荷产生的。
类似于电场，磁场也有其强度，称为磁感应强度 B，单位是特斯拉（T）。
3、电磁场电磁场是电场和磁场的统一体。
当电荷运动或电流变化时，电场和磁场会相互激发、相互影响，形成电磁场。
麦克斯韦方程组是描述电磁场规律的基本方程。
三、电磁波的产生电磁波的产生通常需要一个源，比如加速运动的电荷或变化的电流。
当电荷加速运动时，会产生变化的电场，这个变化的电场又会产生变化的磁场，如此反复，就形成了电磁波向外传播。
常见的电磁波产生方式包括：1、天线中的电流振荡在无线电通信中，天线中的电流以特定的频率振荡，从而产生电磁波。
2、原子和分子的跃迁在原子和分子的内部，电子在不同能级之间跃迁时会释放或吸收电磁波。
四、电磁波的特性1、波长和频率电磁波的波长和频率是其两个重要的特征参数。
波长是电磁波在一个周期内传播的距离，频率则是单位时间内电磁波的周期数。
它们之间的关系可以用公式：光速＝波长×频率来表示。
2、偏振电磁波的电场和磁场振动方向可以是任意方向的。
当它们的振动方向在特定方向上具有一致性时，就称为偏振。
偏振在光学和通信等领域有着重要的应用。
3、能量和动量电磁波具有能量和动量，其能量密度与电场强度和磁场强度的平方成正比。
五、电磁波的传播1、在真空中的传播电磁波在真空中以光速传播，不需要任何介质。
《电磁场与电磁波》讲义在我们的日常生活中，电磁场与电磁波无处不在，从手机通信到广播电视，从微波炉加热食物到 X 射线的医疗应用，它们都在默默地发挥着重要作用。
那么，什么是电磁场与电磁波呢？这就是我们接下来要深入探讨的内容。
首先，让我们来了解一下电磁场。
电磁场是由带电物体产生的一种物理场。
电荷的存在会导致周围空间产生电场，而当电荷运动时，就会产生磁场。
电场和磁场相互关联、相互作用，形成了电磁场。
想象一下，一个静止的电荷会在其周围产生一个静电场，就像一颗石子投入平静的湖面，引起的涟漪向外扩散一样。
而当电荷开始移动，比如电流在导线中流动时，就会产生磁场，这个磁场就像是围绕着导线的一圈圈“磁力线”。
电磁波则是电磁场的一种运动形式。
当电场和磁场以一定的规律变化时，就会产生电磁波，并以光速向周围空间传播。
电磁波具有很宽的频谱，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
不同频率的电磁波具有不同的性质和应用。
例如，无线电波常用于通信，像我们熟悉的广播、电视和手机信号都是通过无线电波来传输的。
微波则在雷达、微波炉等设备中得到应用。
红外线具有热效应，常用于遥控器和热成像仪。
可见光让我们能够看到周围的世界。
紫外线可以用于杀菌消毒。
X 射线在医学成像和工业检测中发挥着重要作用。
伽马射线则具有很强的穿透力，常用于医疗放疗和放射性检测。
那么，电磁波是如何产生的呢？一种常见的方式是通过电荷的加速运动。
比如，在天线中，电流的快速变化会产生电磁波。
另外，原子和分子内部的电子跃迁也会产生电磁波。
例如，当一个原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，就会释放出光子，也就是电磁波。
接下来，我们来看看电磁波的传播特性。
电磁波在真空中以光速传播，速度约为 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，并且会发生折射、反射和衍射等现象。
折射就像是光线从空气进入水中时发生的弯曲；反射则类似于光线照在镜子上被反弹回来；衍射则是指电磁波在遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播。
《电磁场与电磁波》讲义一、什么是电磁场与电磁波在我们的日常生活中，电和磁的现象无处不在。
从电动机的转动到手机的通信，从微波炉的加热到卫星的导航，都离不开电磁场与电磁波的作用。
电磁场，简单来说，就是由带电物体产生的一种物理场。
电荷的运动或者静止都会产生电场，而电流的流动则会产生磁场。
当电场和磁场相互作用、相互影响时，就形成了电磁场。
电磁波呢，则是电磁场的一种运动形态。
它是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。
二、电磁场的基本原理要理解电磁场，首先得了解库仑定律和安培定律。
库仑定律描述了两个静止点电荷之间的电场力的大小和方向，它表明电场力与两个电荷的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
安培定律则阐述了电流元之间的磁场相互作用规律。
通过这两个定律，我们可以初步认识到电场和磁场的产生和作用方式。
麦克斯韦方程组是电磁场理论的核心。
这组方程由四个方程组成，分别描述了电场的高斯定律、磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培麦克斯韦定律。
电场的高斯定律表明，通过一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的电荷量除以真空介电常数。
磁场的高斯定律指出，通过任何一个闭合曲面的磁通量恒为零，这意味着不存在磁单极子。
法拉第电磁感应定律说明，当穿过一个闭合回路的磁通量发生变化时，会在回路中产生感应电动势。
安培麦克斯韦定律则将安培定律进行了扩展，引入了位移电流的概念，使得在时变电磁场中，磁场的旋度不仅与传导电流有关，还与位移电流有关。
三、电磁波的特性电磁波具有很多独特的特性。
首先是波动性，它以正弦波的形式传播，具有波长、频率和波速等特征。
波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离，频率则是单位时间内电磁波振动的次数，而波速等于波长乘以频率。
电磁波在真空中的传播速度是恒定的，约为 3×10^8 米/秒。
不同频率的电磁波在介质中的传播速度会有所不同。
电磁波还具有偏振性。
