第1章 矢量分析与场论.ppt

电磁场与电磁波
鞠秀妍
课程体系
电磁理论
电磁基本理论
电磁工程
电磁场源与场
的关系
电磁波在空间
传播的基本规律
产生、辐射、
传播、接收
电磁干扰
电磁兼容
各方面的应用
抽象—看不见、摸不着
复杂—时域、频域、空域、极化
要求具有较浓厚的数学功底和较强的空间想像力
应用广泛
课程特点
电磁场理论的发展史
1785年法国——库仑(1736~1806)定律
1820年丹麦——奥斯特(1777~1851)发现电流的磁场
1820年法国——安培(1775~1836)电流回路间作用力
1831年英国——法拉第—电磁感应定律
变化的磁场产生电场
1873年英国——麦克斯韦(1831~1879)
位移电流时变电场产生磁场—麦氏方程组
1887年德国——赫兹(1857~1894)
实验证实麦氏方程组—电磁波的存在
近代俄国的波波夫和意大利的马可尼—电磁波传消息
无线电
当今电信时代——“电”、“光”通信
电磁应用
γ射线
医疗上用γ射线作为“手术刀”来切除肿瘤
x 射线
医疗、飞机安检,X射线用于透视检查
紫外线
医学杀菌、防伪技术、日光灯
可见光
七色光(红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)
红外线
在特定的红外敏感胶片上能形成热成像(热感应)
微波
军事雷达、导航、电子对抗
微波炉
无线电波
通信、遥感技术
本章主要内容
1、矢量及其代数运算
2、圆柱坐标系和球坐标系
3、矢量场
4、标量场
5、亥姆霍兹定理


电磁场中遇到的绝大多数物理量, 能够容易地区分为标量(Scalar)和矢量(Vector)。一个仅用大小就能够完整描述的物理量称为标量, 例如, 电压、温度、时间、质量、电荷等。实际上, 所有实数都是标量。一个有大小和方向的物理量称为矢量, 电场、磁场、力、速度、力矩等都是矢量。例如, 矢量A可以表示成
  A=aA
其中, A是矢量A的大小; a代表矢量A的方向, a=A/A其大小等于1。
一个大小为零的矢量称为空矢(Null Vector)或零矢(Zero Vector),一个大小为1的矢量称为单位矢量(Unit Vector)。在直角坐标系中,用单位矢量ax、ay、az表征矢量分别沿x、y、 z轴分量的方向。
空间的一点P(X,Y,Z)能够由它在三个相互垂直的轴线上的投影唯一地被确定,如图1-1所示。从原点指向点P的矢量r称为位置矢量(Position Vector),它在直角坐标系中表示为
r=axX+ayY+azZ
图1-1 直角坐标系中一点的投影