2014年武汉理工大学电磁场与电磁波最新考点

第一篇：2014年武汉理工大学电磁场与电磁波最新考点

一、填空题

▲1．矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线的总和；

散度的物理意义是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率；

散度与通量的关系是散度一个单位体积内通过的通量。

2．散度在直角坐标系divAAXAYAZ

xyz

div1(rAr)1AAZ rrrz散度在圆柱坐标系

▲3，矢量函数的环量定义CAdl；旋度的定义rotAlAdll； MAXS0S

二者的关系

向。(A)dSAdl；旋度的物理意义：Sl

4．旋度在直角坐标系下的表达式ex(AyAzAAZAyA)ey(xz)ez()yzzxxy

▲5．梯度的物理意义:

等值面、方向导数与梯度的关系是:方向导数是标量场中某一点沿某一方向等值面的变化率，梯度是方向导数的最大值。

6．用方向余弦cosα、cosβ、cosγ写出直角坐标系中单位矢量el的表达式elexcoseycosezcos

▲7．直角坐标系下方向导数uuuu的数学表达式coscoscos；梯度xyzl

excoseycosezcos

▲8．亥姆霍茨定理表述在有限区域的任一矢量场由它的散度，旋度以及边界条件唯一地确定；

说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度

▲9．麦克斯韦方程组的积分表达式分别为 1.SDdSQ;2.EdllSBDS;3.BdS0;4.Hdl(J)dS SlStt

其物理描述分别为1.电荷是产生电场的通量源2.变换的磁场是产生电场的漩涡源

3.磁感应强度的散度为0，说明磁场不可能由通量源产生； 4.传导电流和位移电流产生磁场，他们是产生磁场的漩涡源。

▲10．麦克斯韦方程组的微分表达式分别为 1.D

第九题 ;2.EBD;3.B0;4.HJ其物理描述分别为tt

11．时谐场是； 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律，是因为1.任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来描述2.在线性条件下可以使用叠加原理

▲12．坡印廷矢量的数学表达式SEH；

其物理意义电磁能量在空间的能流密度； 表达式(EH)dS的物理意义 S

▲13．电介质的极化是指电荷的现象。

两种极化现象分别是位移极化（无极分子的极化）；转向极化（有极分子的极化）。产生的现象分别有1.电偶极子有序排列2.表面上出现束缚电荷3.影响外电场分布； ▲14．折射率的定义是nc/v；折射率与波速和相对介电常数之间的关系分别为nr, 2vc/n

▲15．磁介质是指； 磁介质的种类可分别有抗磁质、顺磁质、铁磁质、亚铁磁质；

介质的磁化是指在外磁场作用下，物质中的原子磁矩将受到一个力矩的作用，所有原子都趋于与外磁场方向一致的排列，彼此不再抵消，结果对外产生磁效应，影响磁场分布的现象； 描述介质磁化程度地物理量是磁化矢量M

16．介质的三个物态方程分别是DE、BH、JCE

17．静态场是指不随时间变化的场；静态场包括静电场、恒定电场、恒定磁场；

分别是由静止电荷或静止带电体、载有恒定电流的导体内部及其周围介质、载有恒定电流的导体的周围或内部产生的。18．静电场中的麦克斯韦方程组的积分形式分别为

1．DdSSVdV2．Edl03．BdS04．HdlJdS； lSlS

静电场中的麦克斯韦方程组的微分形式分别为

1．D 2．E0 3．B0 4．HJ 19．对偶原理的内容是应的边界条件，那么它们的数学解形式相同；

叠加原理的内容是如果210,220，那么2(a1b2)0,(a，b均为常数)； 唯一性定理的内容是对于任一静态场，在边界条件给定后，空间各处的场也就唯一的确定了 2E2B20 2。B0020 ▲20．电磁场的亥姆霍兹方程组是1。E00t2t2

▲21．电磁波的极化是指

化的方式。

其三种基本形式分别是左旋极化波、右旋极化波、随机极化波

▲22．工程上经常用到的损耗正切，其无耗介质的表达式是tanC0；

其表示的物理含义是无耗介质内部没有传导电流；

损耗正切越大说明介质中传导电流越大，电磁波能量损耗越大；

有耗介质的损耗介质是个复数，说明均匀平面波中电场强度矢量和磁场强度矢量之间存在相位差。

▲23．一般用介质的损耗正切不同取值说明介质在不同情况下的性质，一个介质是良介质的损耗正切远小于1，属于非色散介质；当表现为良导体时，损耗正切远大于1，属于色散介质。▲24．波的色散是指，其相应的介质为波的色散是由介质特性所决定的。色散介质分为正常色散和非正常色散介质，前者波长大的波，其相速度大，群速小于相速；后者是波长大的波，其相速度小，群速大于相速；在无色散介质中，不同波长的波相速度相等，其群速等于相速。

▲25．色散介质与介质的折射率的关系是nnrini；耗散介质是指损耗的介质

26．基波的相速为/k；群速就是波包或包络的传播速度，其表达式为vgd；

dk

一般情况下，相速与群速不相等，它是由于波包通过有色散的介质，不同单色波分量以不同相速向前传播引起的。

▲27．趋肤效应是指当交变电流通过导体时，随着电流变化频率的升高，导体上所流过的电流将越来越集中于导体表面附近，导体内部的电流越来越小的现象； 11

二、名词解释

▲1．传导电流、位移电流

传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流

位移电流：电介质内部的电量将会随着电场的不断变化而产生一种持续的微观迁移，从而形成的一种电流

2．电介质的极化、磁介质的磁化

电介质的极化：在外电场作用下，电介质中出现有序排列的电偶极子，表面上出现束缚电荷的现象。

磁介质的磁化：在外磁场作用下，物质中的原子磁矩将受到一个力矩的作用，所有原子都趋于与外磁场方向一致的排列，彼此不再抵消，结果对外产生磁效应，影响磁场分布的现象

3．静电场、恒定电场、恒定磁场

静电场：静止电荷或静止带电体产生的场

恒定电场：载有恒定电流的导体内部及其周围介质中产生的电场

恒定磁场：载有恒定电流的导体的周围或内部产生的磁场

4．泊松方程、拉普拉斯方程

泊松方程：在有“源”的区域内，静电场的电位函数所满足的方程，即2/，这种

形式的方程。

拉普拉斯方程：场中某处有电荷密度0，即在无源区域内，

5．对偶定理、叠加原理、唯一性定理

对偶原理：如果描述两种物理现象的方程具有相同的数学形式，并且具有相似或对应的边界条件，那么它们的数学解形式相同；

叠加原理：如果220这中形式的方程。10,220，那么2(a1b2)0,(a，b均为常数)； 唯一性定理：对于任一静态场，在边界条件给定后，空间各处的场也就唯一的确定了 ▲6．镜像法、分离变量法、格林函数法、有限差分法

镜像法：利用一个称为镜像电荷的与源电荷相似的点电荷或线电荷来代替或等效实际电荷所产生的感应电荷，然后通过计算由源电荷和镜像电荷共同产生的合成电场，而得到源电荷与实际的感应电荷所产生的合成电场的方法。

分离变量法：把一个多变量的函数表示成为几个单变量函数的乘积后再进行计算的方法。

格林函数法：用镜像法或其他方法找到与待求问题对应的格林函数，然后将它代入第二格林公式导出的积分公式就可得到任一分布源的解得方法。

有限差分法：在待求场域内选取有限个离散点，在各个离散点上以差分方程近似代替各点上的微分方程，从而把以连续变量形式表示的位函数方程转化为以离散点位函数表示的方程组的方法。▲7．电磁波、平面电磁波、均匀平面电磁波

电磁波：是由同相振荡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

平面电磁波：对应任意时刻t，在其传播空间具有相同相位的点所构成的等相位面为平面的电磁

波

均匀平面电磁波：任意时刻，其所在的平面中场的大小和方向都是不变的平面电磁波。▲8．电磁波的极化

电磁波的极化：均匀平面波传播过程中，在某一波阵面上电场矢量的振动状态随时间变化的方式。▲9．相速、群速

相速：恒定相位面在波中向前推进的速度。

群速：一段波的包络上具有某种特性（例如幅值最大）的点的传播速度

▲10．波阻抗、传播矢量

波阻抗：电磁波在介质中传播时电场与磁场的振幅比

传播矢量：用来表示波的传播方向的矢量

▲11．驻波、行波、行驻波

驻波：幅度随着某一方向按照正弦变化的电磁震荡波

行波：向着某一方向传播的平面电磁波。

行驻波：行波与驻波的混合状态

▲12．色散介质、耗散介质

色散介质：电磁波在其中传播的速度与波的频率有关的介质

耗散介质：电磁波在其中传播会出现能量损耗的介质。

▲13．全反射、全折射

全反射：当电磁波入射到两种媒质交界面时，如果反射系数|R|=1，则投射到界面上的电磁波将全部反射到第一种媒质中的情况。

全折射：当电磁波以某一入射角入射到两种媒质的交界面时，如果反射系数为零，则全部电磁能量都进入第二种媒质的情况。

三、简答题

1．散度和旋度均是用来描述矢量场的，它们之间有什么不同？

答：散度描述的是场中任意一点通量对体积的变化率

旋度描述的是场中任意一点最大环量密度和最大环量密度方向。

▲2．亥姆霍兹定理的描述及其物理意义是什么？

答：亥姆霍茨定理:在有限区域的任一矢量场由它的散度，旋度以及边界条件唯一地确定；物理意义：要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度

▲3．分别叙述麦克斯韦方程组微分形式的物理意义

答：第一方程：电荷是产生电场的通量源

第二方程：变换的磁场是产生电场的漩涡源

第三方程：磁感应强度的散度为0，说明磁场不可能由通量源产生；

第四方程：传导电流和位移电流产生磁场，他们是产生磁场的漩涡源。

▲4．举例说明电磁波的极化的工程应用

答：1.当利用极化波进行工作时，接收天线的极化特性必须与发射天线的极化特性相同，才能获

得好的接受效果。

2.很多情况下，无线电系统必须利用圆极化才能进行正常工作。例如，由于火箭等飞行器在飞行

过程中，其状态和信号不断变化，因此其天线的姿态也在不断改变，此时如用线极化的发射信号来遥控火箭，在某些情况下，可能出现火箭上的天线接收不到地面控制信号，从而造成失控的情况。若采用圆极化发射和接受，则从理论上讲不会出现失控情况。

▲5．分别说明平面电磁波在无耗介质和有耗介质中的传播特性

答：在无耗介质中：1.相速与波的频率无关；2.电场强度，磁场强度，传播方向三者相互垂直，传播方向上无电磁场分量。3.电场强度矢量与磁场强度矢量处处同相，波阻抗为实数。4.传播过程中没有能量损耗。

在有耗介质中：1.相速与波的频率有关，波长变短；2.电场强度矢量与磁场强度矢量之间存

在相位差，波阻抗为复数；3.传播过程中有能量损耗。

▲6．试论述介质在不同损耗正切取值时的特性

答：1.在tanδc=0时，为理想介质，衰减常数α=0 ；

2．在tanδc<<1时，为良介质，属于非色散介质，但衰减常数不为0，并且随着频率的增高，衰减将加剧。

3．tanδc=无穷，为理想导体，衰减常数为无穷，电磁波在其中立刻衰减到0，相位常数为无穷，说明波长为零，相速为零。因此电磁波不能进入理想导体。

4．tanδc>>1（一般≥10），为良导体，此时γ与ω越大，衰减越快，波长越短，相速越低；相速与频率有关，为色散介质。

5．γ与ώε相比拟，为半导体。

▲7．试论述介质的色散带来电磁波传播和电磁波接收的影响，在通信系统中一般采取哪些有效的措施

答：

▲8．试论述趋肤效应在高速或高频电路板设计中的电路布线、器件选择、板层设计中的应用 答：电路布线：扁平、微带线、带状线、共面波导线、线距、线宽、线均匀

器件选择：贴片、扁平

板层设计：采用多层板

四、解答题

考点1：利用麦克斯韦方程组求解电磁场问题

考点2：求解自由空间电磁波问题

考点3：求解介质中的电磁波问题

第二篇：电磁场与电磁波学习心得

电磁场与电磁波学习心得

在开始学习“电磁场与电磁波”之前，当我听到其学科名称的时候就产生了一种高深莫测的感觉，觉得电磁场应该是比较难的。但是出于对知识的渴望我怀着一颗求知的心投入了这个“新奇的”知识海洋。

当接触了“电磁场与电磁波”并开始学习的时候这种所谓的惧怕感还是依旧存在。每当读到某个科学家经过了反复的实验从而发现了一个著名的定理或是公式的时候我都非常向往，无疑这些名人事迹提高了我的学习兴趣。但是每当看到一个个繁杂的公式与难于理解的论证的时候，这都让我感到这门课程的难度之高。然而每当专心下来仔细思考，一点一点的从基础公式去推演论证的时候，我又能感受到其在科学与生活方面的独特魅力。

纵观电磁波发展史，人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。但长期以来，人们只是发现了电和磁的现象，并没有发现电和磁之间的联系。后来奥斯特、安培、法拉第等人的研究又使人类又电磁波的认识进步了一个阶梯，19世纪中叶伟大的理论物理学家麦克斯韦总结了前人关于电磁学的研究成果，建立了完整的电磁场理论。这使得人们对电磁波的有了相对成熟的认识。

可以说电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识。它的地位我觉得就像英语中的语法，用来分析句子和文章的成分结构，没有它我们只能死记硬背一些公式与结论，而利用了电磁理论就能很容易的分析一些实质性的问题从而有更加深刻的体会。很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。对电磁场的学习使我认识很多物理现象的本质。电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场，磁场随时间变化时又产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。电磁场与电磁波在实际生产、生活、医学、军事等领域有着广泛的应用，具有不可替代的作用。如果没有发现电磁波，现在的社会生活将是无法想象的。

相信每一门学科都是经过反复学习与实践才能理解它的内涵的，所以这次对“电磁场与电磁波”的学习将为我打开一扇新的大门，为进一步去学习它与其相关的知识打下坚实的基础。

第三篇：电磁场与电磁波论文

《电磁场与电磁波论文》

学院：信息科学与工程学院 专业：电子信息工程 班级：电子0902班 学号：20092712 姓名：++++++++

电磁场与电磁波的实际应用

电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。电磁场与电磁波在实际生产、生活、医学、军事等领域有着广泛的应用，具有不可替代的作用。如果没有发现电磁波，现在的社会生活将是无法想象的。

（一）在生产、生活上的应用

静电场的最常见的一个应用就是带电粒子的偏转，这样象控制电子或是质子的轨迹。很多装置，例如阴极射线示波器，回旋加速器，喷墨打印机以及速度选择器等都是基于这一原理的。阴极射线示波器中电子束的电量是恒定的，而喷墨打印机中微粒子的电量却随着打印的字符而变化。在所有的例子中带电粒子的偏转都是通过两个平行板之间的电位差来实现的。1.磁悬浮列车

列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。

稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。

“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼·肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。2.电磁泵

利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实用中大多用于泵送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。电磁泵按电源形式可分为交流泵和直流泵；按液态金属中电流馈给的方式可分为传导式电磁泵和感应式电磁泵；按结构不同可分为平面泵和圆柱泵等。传导式泵中，电流由外部电源经泵沟两侧的电极直接传导给液态金属；感应泵中，电流则由交变磁场感应产生。电磁泵没有转动部件，结构简单，密封性好，运转可靠，因此在化工、印刷行业中用于输送一些有毒的重金属，如汞、铅等；在原子能动力工业中用于输送化学性质特别活泼的金属，如钠、钾、钠钾合金；在铸造企业中可以用来做铝、镁等活泼金属的定量泵，但现在主要为军工等大型企业使用。

3.磁流体发电机

磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体。将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正电荷、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。

磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，它使用的一些添加材料还可以和硫化合，生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。

利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。4.微波炉

微波炉（microwave oven/microwave），顾名思义，就是用微波来煮饭烧菜的。微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是一种电磁波。微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。从而加热食物。

（二）电磁场与电磁波在医学上的应用

1.电磁波在医疗上的应用

在科学上，称超过人体承受或仪器设备容许的电磁辐射为电磁污染。电磁辐射分二大类，一类是天然电磁辐射，如雷电、火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等，除对电气设备、飞机、建筑物等可能造成直接破坏外，还会在广大地区产生严重电磁干扰。另一类是人工电磁辐射，主要是微波设备产生的辐射，微波辐射能使人体组织温度升高，严重时造成植物神经功能紊乱。但是对电磁辐射，要正确认识，而且要科学防护。事实上，电磁波也如同大气和水资源一样，只有当人们规划、使用不当时才会造成危害。一定量的辐射对人体是有益的，医疗上的烤电、理疗等方法都是利用适量电磁波来治病健身 2.生物电磁场保健

将人体置于姜氏场导舱内接受载有青春信息的植物幼苗发射的生物电磁波。结果发现：人体红细胞膜的渗透脆性降低，韧性增强；甲状腺素、性激素分泌增加；免疫功能提高；肾上腺皮质激素分泌无明显变化。提示：植物幼苗电磁波有助于红细胞功能的发挥，促进机体新陈代谢，增加青春活力，提高性功能，增强免疫力从而对人体发挥返老还青和医疗保健作用。

3.激光治疗

激光是60年代初出现的一种新光源。已广泛应用于国防、农业、卫生医疗和科学研究，也是治疗肿瘤的一种新方法。用它既能切割组织，又能同时止血，能使肿瘤组织迅速气化和雾化，从而使肿瘤在瞬间消失。激光对组织具有热、压、光和电磁场效应的作用。

（1）、热效应：激光能使肿瘤组织在几秒种的短时间内，局部温度高达200-1000摄氏度，使其变性、凝固坏死，继而气化消失。

（2）、压力效应：激光本身的光压和由高热导致的组织膨胀引起的二次冲击波，加深了肿瘤组织破坏。

(3)、光效应：激光被肿瘤组织吸收后，可增强热效应，使肿瘤组织被破坏。(4)、电磁场效应：激光是一种电磁波。能产生电磁场，可使肿瘤组织离化、核分解而被破坏死亡，如有残癌也可自行消退，这可能与免疫有关。激光制造成激光器、激光手术刀用于治疗体表肿瘤，眼耳鼻咽喉肿瘤、神经肿瘤等。4.EMF系统

EMF系统是由（株）日本MDM公司开发研究生产的新一代脑外科手术器械。根据其作用原理，我们俗称之为“电磁刀”。EMF系统利用高频电磁能对机体组织进行汽化，切割和凝固。因该系统外周围优良组织的热损伤小且不需要对极板，因此尤其使用于脑外等精密外科。对硬性及深部微小脑瘤的去除极为有效。EMF系统与常规的电刀相比，在原理和设计上都有很大区别。EMF系统用于汽化，切割和凝固的输出功率很小（49W以下），为一般电刀所不及。不需要对极板这一特点使单极手术刀用于脑外手术成为可能。没有烧伤感电和破坏神经系统的危险，安全性高，使用方便。与激光刀相比，不需要眼球保护镜和其它保护附件，操作时对患者和医生均无危害。手术时与患部直接接触，医生可以灵活掌握调节。与超声波刀相比，EMF系统对于硬化深部微小肿瘤的汽化治疗效果尤为显著。HandPiece非常轻便且呈弯曲状，使视野不受影响，并有利于长时间手术。刀头部分可以任意弯曲，适用于各种手术需要。5.微波治疗

微波是指波长在1毫米至1米范围内的非电离辐射高频电磁波。70年代后期微波技术在医疗上得到应用。科学家研究发现，微波治疗有3种：一是大剂量高热治疗肿瘤，能抑制肿瘤细胞的蛋白质合成，降低肿瘤细胞分裂速度，增强化疗、放疗效果；二是用于局部生物体组织的凝固治疗，具有不炭化、不产生烟雾的特点；三是小剂量的温热治疗，可以解痉、止痛、消炎并促进伤恢复等。6.电磁波消毒

利用电磁波的场效应和热效应，在5－l0分钟内能迅速达到国家卫生部规定的消毒要求，对成捆、成扎的纸币、成叠的毛巾、医疗器械具有穿透力强，无残留药毒性的消毒特点，是当今消毒领域的新突破。

（三）在军事上的应用

1.雷达

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C, 差别在于它们各自占据的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。2.电磁炮

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注．自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。3.电子对抗 电子对抗也称“电子战”或“电子斗争”。敌对双方利用电子技术进行的作战行动。目的是削弱、破坏敌方电子设备的使用效能，以保护己方电子设备效能得到

充分发挥。包括雷达对抗、无线电通信对抗、光电对抗等。基本内容有电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子对抗是现代战争的重要作战手段。

电子对抗就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，又称电子战。电子对抗分3个方面：电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。电子对抗按电子设备的类型可分为雷达对抗、无线电通信对抗、导航对抗、制导对抗、光电对抗和水声对抗等；按配置部位又可分为外层空间对抗、空中对抗、地面(包括海面)对抗和水下对抗。机载电子对抗系统是现代电子对抗的主要手段。随着弹道导弹和卫星的发展，外层空间是一个新的战场，电子对抗在未来的现代化战争中，将对战略攻防起到重要作用。

电磁场与电磁波在实际中应用广泛，以上所写只是实际应用中的一小部分。电磁场与电磁波有着强大的生命力和蓬勃的朝气，人们对它进行不断探索，创造出一个又一个具有强大功能的新工具。

++++++++ 2011.5.21

第四篇：电磁场与电磁波感想

电磁场与电磁波

姓名学号

赵倬毅 080260310 电磁场理论的应用

经过过一学期的学习，我们知道电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识，很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。下面举例说明电磁场理论在实际工程问题中的应用。

1、电容式传感器

电容量和极板面积、极板间的距离，以及极板间所充的介质有关，改变其中任何一项，就可以改变电容量。利用这个特性，可以构成“电容式传感器”，它可以把物理量的变化转化为电容两的变化。如果把这个电容器接在桥式电路中或是一个振荡电路中，就可以把电容的变化，转化成电量的变化。经过放大处理，可以实现对于原物理量的检测或控制。图 1a、1b 分别为改变面积和介质的电容传感器原理图

1a(改变面积）1b（改变介质）

图 1 电容式传感器的原理图

由图 1a 得

利用这个传感器，可以用来测量物体得位移。故

在实际应用中，为了提高传感器的灵敏度，常常做成差动式传感器。例如图2 所示，为一变面积的差动式电容传感器，其中间为一动片，上下两个园筒是定片，当动片上升时，1 C 增大2 C 减小，当动片下降时则相反，所以动片位置的变化转化成1 C、2 C 的变化。若将其放于桥路中，就可以将电容的变化变换成电压的变化。

图 2 差动式电容式传感器的原理图

电容式传感器常常用于测量零件的尺寸、物位、位移的变化等等。

2、静电技术应用

任何事物都有两重性，给人们带来许多麻烦的静电能也能变害为利，它在静电分选、静电除尘、静电分离、静电植绒、静电纺纱、静电喷漆、静电复印等等方面大显身手。静电分选:是利用各种塑料不同的静电性能来进行分选的方法。利用静电进行分选，对于多种混杂在一起的废旧塑料需通过多次分选。静电分选法特别适用于带极性的聚氯乙烯，分离纯度可达99%。物料经馈料系统均匀散布在接地转动电极光滑表面上，荷电的物料与接地转辊电极交换，两种不同静电性能不同的物料有差异。然后荷电的物料进入分选区，在静电力、重力、离心力等的合力下落。完成两种不同电性物料的分离。

静电复印：现在静电复印得到广泛使用。静电复印机的中心部件是一个可以

旋转的接地的铝质圆柱体，表面镀一层半导体硒，叫做硒鼓。半导体硒有特殊的 光电性质：没有光照射时是很好的绝缘体，能保持电荷；受到光的照射立即变成 导体，将所带的电荷导走。复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等 几个步骤，这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充电:由电源使 硒鼓表面带正电荷。曝光:利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上。硒鼓 上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷。其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走。这样，在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”。这个像我们看不到，所以称为潜像。显影:带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电 潜像”上，显出墨粉组成的字迹。转印:带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸 带正电。带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白 纸上。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化，浸入纸中，形成 牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷，准备复印下一页材料。静电除尘，具有效率高的优点，现在很多空气净化器就是用静电能吸除空气 中的很小的尘埃，使空气净化，静电在环境保护中能发挥重要作用。以煤作燃料 的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污 染环境．利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉．除尘器由金属管A 和悬在管中 的金属丝B 组成，A 接到高压电源的正极，B 接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B 越近，场强越大．B 附近的空气分子被强电场电离，成为电子和正离子．正离子被吸到B 上，得到电子，又成为分子．电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A 上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中．静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。

3.恒定电场应用举例

当一定值电流流经被检金属试件时，试件两端的电位差应服从欧姆定律：

U=IR，由于电流I 为恒定值，故电位差U 仅取决于试件的电阻R。电阻R 是受 材料中许多因素影响的，例如试件的几何形状、尺度、试件自身的材质、试件是 否有缺陷存在、缺陷的尺度、方向等。利用电位差与上述因素之间的对应关系可 以实现对试件几何尺寸的测量；可以用于材质检验；缺陷检测及对裂纹深度的测 量等等。

裂纹深度测量原理：当电流从被检工件的检验部位通过时，将形成一定的电流、电位场。如工件表面存在裂纹，随着裂纹的形位、尺度的不同，它对电流电位场的影响也不同。利用测量电位分布的方法来判断金属材料中裂纹的状况，是电位法测量裂纹深度的依据。图3 所示是将四个电流电极（或称电流探针）分别直线排列放置在工件的无裂纹部位（a）和有裂纹部位（b）时的电流、电位场。一个恒定的电流通过电流探针A 和B 在工件中产生电流场和一个与材料的组成和结构特性有关的电位分布，通过另一对电极c 和d 可以检测某两点间的电位差，并在电压表上显示。假定与材料有关的影响因素和几何尺寸均相同，以相同的电 流分别在无裂纹和有裂纹的试样上测试，显然在测量极c 和d 之间无裂纹试样的 电位差与有裂纹试样的电位差之间的差异是由裂纹引起的。如果保持试验电流、被检工件材质、厚度不变，而只有裂纹深度变化时，则该电位差是一个裂纹深度 的函数，通过标定可将电测系统取得的电位差信号转化成裂纹尺寸，从而实现裂 纹深度的测量。

图 3 电流电位场

第五篇：电磁场与电磁波点电荷模拟实验报告

重庆大学 电磁场与电磁波课程实践报告 题 目：

点电荷电场模拟实验 日 期：

2013 年 12 月 _J_ 日 N=28

《电磁场与电磁波》课程实践 点电荷电场模拟实验 1.实验背景 电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。

MATLAB 是一种 广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数 据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图 能力。为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的 物理意义，本实验将应用 MATLA 对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。

2.实验目的 应用 MATLA 模拟点电荷的电场线和等势线 3.实验原理 根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为 V ,则电场强度等于电势 梯度的负值，即：

r E V 真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为：

q i q 2

V

y V 2

— 4 本实验中，为便于数值计算，电势可取为 V 虫 R 4.实验内容 应用 MATLA 计算并绘出以下电场线和等势线，其中 q i 位于(-1,0,0), q 2 位于(1,0,0), n 为个人在班级里的序号：

(1)电偶极子的电场线和等势线(等量异号点电荷对 q 2 ：

q i = 1，q 2 为负电荷)； ⑵

两个不等量异号电荷的电场线和等势线(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2，q 2 为负电荷)；(3)两个等量同号电荷的电场线和等势线； 0 R 1 4

0 R 2 R 2

⑷

两个不等量同号电荷的电场线和等势线(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2)；(5)三个电荷，q 1、q 2 为⑴中的电偶极子，q 3 为位于(0,0,0)的单位正电荷。、n=28(1)电偶极子的电场线和等势线(等量异号 点电荷对 q 2 :q 1 = 1，q 2 为负电荷)； 程序 1 ：

clear all q=1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A2+Y.A2);R2=sqrt((X-1).A2+Y.A2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure contour(X,Y,U,u, “--”);hold on plot(-1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);plot(1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tight title(“ 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize” ,12)

点偶极子的电场线和等势线

(2)两个不等量异号电荷的电场线和等势线(q 2 ：

q i = 1 + n/2 , q 2 为负电荷)； 程序 2 : clear all q=15;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, “--”);hold on plot(-1,0, “o”，‘MarkerSize“ ,12);plot(1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=rO*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;

th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize“ ,12)点偶极子的电场线和等勢■线

-2.6-2-1.5-1-0.6 0 0.5 1 1.6 2

(3)两个等量同号电荷的电场线和等势线;程序 3 ：

clear all q=-1;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, ”--“);hold on plot(-1,0, ”o“，‘MarkerSize” ,12);

plot(1,0, “o” , “MarkerSize” ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tight title(“ 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???ntsize” ,12)点偶极子的电场线和等势线

-2-15 「 1 0 0.5 1 1.,5 2

(4)两个不等量同号电荷的电场线和等势线(q 2 ：

q 1 = 1 + n/2);程序 4 : clear all q=-15;xm=2.5;ym=2;x=li nspace(-xm,xm);y=li nspace(_ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A2+Y.A2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);U=1./R1-q./R2;

u=-4:0.5:4;figure con tour(X ,Y, U,u, “--”);hold on plot(-1,O, “o”，‘MarkerSize“ ,12);plot(1,O, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradie nt(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*si n(th1);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*si n(th2);streamli ne(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???ntsize“ ,12)点偶极子的电场线和等势线

(5)三个电荷，q i、q 2 为(1)中的电偶极子，q 3 为位于(0,0,0)的单位正电荷 程序 5: clear all q=1;q3=-1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);

y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).A 2+Y.A 2);R2=sqrt((X-1).A 2+Y.A 2);R3=sqrt(X.A2+Y.A2);U=1./R1-q./R2-q3./R3;u=-4:0.5:4;figure contour(X,Y,U,u, ”--“);hold on plot(-1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);plot(1,0, ”o“ , ”MarkerSize“ ,12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);dth3=11;th3=(dth3:dth3:360-dth3)*pi/180;x3=r0*cos(th3);y3=r0*sin(th3);streamline(X,Y,Ex,Ey,x3,y3);axis equal tight title(” 卩 ？？？？？

Xo^ ? 卩 ？ 3???o ???>ntsize" ,12)

点偶极子的电场线和等势线

-1.6-1 白 0 05 1 15 2

从实验过程中学习到的东西: 1.灵活学习，大胆求证，当不清楚 E1,E2 前面符号的正负时，随便假设一 个，再根据电荷的正负关系，看得到的图形是否正确，若不正确则再修 改符号 2.注意 q 的正负与两电荷是否异号有关，异号与同号 q 的正负不同 3.学习初步使用 matlab 软件，为以后的学习打好基础 4.更加深入地了解电荷的电场线与等势线