文档介绍：电磁场理论
ic Theory
武汉大学柯亨玉
第一讲
序论
一、电磁场理论的主要研究领域
二、磁场理论发展简史
三、电磁场理论的主要研究对象
四、学****的目的、方法及其要求
作为理论物理学的一个
重要研究分支,主要致
力于统一场理论和微观
量子电动力学的研究。
电磁 场的 主要 研究 领域
作为无线电技术的理
论基础,集中于三大
类应用问题的研究。
一、电磁场理论的主要研究领域
三大类应用问题:
♥电磁场(或电磁波)作为能量的一种形式,是
当今世界最重要的能源,其研究领域涉及电磁
能量的产生、储存、变换、传输和综合利用。
♥电磁波作为信息传输的载体,成为当今人类社
会发布和获取信息的主要手段,主要研究领域
为信息的产生、获取、交换、传输、储存、处
理、再现和综合利用。
♥电磁波作为探测未知世界的一种重要手段,主
要研究领域为电磁波与目标的相互作用特性、
目标特征的获取与重建、探测新技术等。
二、磁场理论发展简史
电、磁现象是大自然最重要的往来现象,也最早
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,没有发现电与磁的联系。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。
安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通
过电流的导线的垂直线方向相互垂直,并定量建立
了若干数学公式。
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;导线圈中就产生电流。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,是
经典电磁学的基本方程。
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。
无线电报 1895年,意大利马可尼成功地进行了
。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
贝尔奖金物理学奖。无线电报的发明,开始了利
用电磁波时期。
有线电话 1876年,
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。