电磁场与电磁波知识点总结【精品多篇】

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根据光电信息科学与工程专业的培养要求，电磁场与电磁波[1-2]课程是该专业的基础必修课。该课程要求学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学内涵，并用所学的知识理解电磁场与电磁波的相关规律，培养学生正确的思维方式和分析问题的能力，为后续课程打下坚实的理论基础。该课程课时少，任务重，概念抽象，数学推导繁琐，是一门难教、难学的课程。然而学生在浏览课本目录时往往觉得知识点很熟悉而掉以轻心，导致在学习的过程中出现看似简单却无从下手的窘境。该课程需要较好的高等数学及大学物理知识，又是后续课程如应用光学、光电信息物理基础、物理光学、激光原理与技术、光电子学、信息光学等课程的重要理论基础，是一门承上启下的关键课程。因此如何把握课堂教学，使学生在课堂上对知识体系建立深刻而又良好的印象，最大限度地激发学生的学习兴趣，培养学生的学习能力至关重要。本文从以下几方面着手以提高学生学习积极性。

一、对比已经学过的知识，掌握新内容的核心要点

电磁场与电磁波教学内容丰富而抽象，是大学物理部分电磁学内容的升华，并且使用高等数学工具多，方法灵活。学生在初学时往往停留在旧的认识处理水平而不能深入理解。因此在教学过程中需借鉴已经学过的知识，进行对比分析，找出异同，重点突破，才能提高效率。例如矢量分析部分，有的同学就误以为只是高中的向量运算和高数中的多重积分相关知识。教学时可以通过对比找出该课程中的新知识，温习旧知识，拓展新内容，重点深入理解剖析、加强物理内涵知识的练习。电磁场部分也是深入学习的重点，通过对比高中物理、大学物理和本课程中对同一定律研究手段的深入可以发现，从结合微积分手段到充分利用矢量分析，可以解决的问题更加丰富全面，要求也更高。学习中也可以对电场和磁场部分进行对比分析学习[3]，既能方便地记忆众多基本公式，又能体会科学理论中的对称美，激发学习兴趣。由于学生已有一定的大学物理基础，教师可以在讲授新知识时对比回顾已学内容，加深学生对相应知识的理解深度，也让学生明白该课程的学习要求。如在学习导体的静电感应现象、电介质的电极化过程、磁介质的磁极化过程中可以发现，对比学习可以帮助学生更好地理解各个过程进而对相应的类似公式有了深入理解，也就不易记错内容。学习中新旧知识相结合，温故知新，举一反三，既能降低学习入门难度，还可以明确课程核心内容，避免学生产生自己全会的错觉。此外还可以充分利用已经学习过的其他知识来深入理解探讨学习中的疑问。例如学生在大学物理中重点学习了动生电动势，然而在麦克斯韦方程的推导过程中却只考虑了感生电动势因素。如果学生的疑问得不到解惑可能会让他失去对科学严谨性的信任。然而关于麦克斯韦方程组的相对论变换内容不在该课程的。教学大纲中，可以诱导学生利用学习过的狭义相对论知识进行探索，甚至可以尝试推导低速情况下的近似表达式，这样即使不能完全理解也能消除心中疑惑，又加深了对已学知识的认识，激发了对科学的兴趣。

二、综合运用各种多媒体、互联网资源，丰富教学手段

电磁场与电磁波内容抽象、公式繁多，通常我们运用多种现代多媒体资源组成的幻灯片进行教学，既可以使课堂形象生动又能节约时间提高教学效率。在教学中，我们发现多媒体资源在唤起学生的关注度方面，文字的不如图片的，黑白的不如彩色的，静态的不如动态的，无声的不如有声的，严肃的不如诙谐的。我们可以选用多种相关的软件绘制生动的演示文件，例如使用数学软件Matlab、Mathematica等绘制场的传播曲线，使用VB等软件编写可视化、可调的程序，可使诸如不同偏振与传播方向之间的特点等抽象的内容清晰明了。如今信息传播方便快捷的时代，想要课堂教学的精彩度超过学生手中手机游戏的吸引力，光靠教师一个人的力量是不够的，可以充分利用互联网上其他教师分享的教学课件等资源。网络上存在的一些有关知识的flash动画、gif动图等言简意赅、诙谐生动，可降低学生对该课程枯燥乏味的感受。强大便捷的移动互联网也可以加强师生互动，及时了解学生的学习情况。多数学生比较羞涩不敢积极回答课堂提问，可以鼓励学生在学习交流QQ群内匿名探讨学习，以便形成良好的学习交流气氛。还可积极鼓励学生对心中疑问进行及时网络搜索解疑，当形成良好的学习习惯后就会把手机作为可以解决疑问的工具，降低手机游戏的诱惑。学习中的疑问及时解答则提高学习兴趣，越积越多则产生厌学心理，网络化的及时沟通可以非常快速地解决这一难题。此外，教学过程中不能忽视传统板书现场书写的重要作用，尤其是教师熟练的公式推导过程不仅不会使学生对公式感到厌烦，还可深入地认识理清公式推导过程中的细节，加深对相应知识的理解。

三、紧密结合现实生活，与高科技接轨，调动学习兴趣

电磁场与电磁波课程与我们日常生活的诸多方面息息相关，众多高科技应用均涉及相关理论。讲课的时候，可以从现实生活的角度出发，挑选生活中、新闻里大家普遍关注的科技背景，以激发学生学习热情。例如在讲解导体对电磁波的反射问题时，可以结合日常生活中大家熟悉的手机信号屏蔽问题，通过演示或者布置任务的方式让学生体会在不同大小孔洞的金属罩下手机信号的屏蔽情况，进而引导学生根据所学知识进行思考，体会2G、4G模式下不同波长电磁波的传播特性。在学习菲涅耳公式时，浅析隐形轰炸机的原理，让学生感受知识的重要应用价值，也可引起军迷爱好者的共鸣。又如在讲解电磁场的能量这一抽象概念时，利用微波炉的生活常识可以降低对这一概念的陌生感；在学习电磁波全反射知识时，结合光纤的工作原理进行讨论，可达到学以致用的效果，并能体会使用相关仪器时的注意事项。总之，教学时要紧密结合现实生活，与热点科技应用接轨，培养学生好学、创新和解决实际问题的能力。

四、加强实际演示观摩学习，培养学生动手操作能力

在教学过程中，单纯的口述讲解不足以充分调动学生的学习热情。电磁场与电磁波课程也是理论分析与实验现象紧密结合的课程，实验现象的演示观摩有助于学生对相关理论的深刻理解。然而出于总体培养方案的要求，光电信息科学与工程专业侧重于光电信息方面课程的学习，没有足够的时间再开设与本课程直接相关的实验内容。虽然其他光电类实验都或多或少地使用到本课程的相关内容，但是课时有一定滞后，对本课程的提升有限。例如在学习电磁波波包概念时，虽然可以使用多媒体课件进行演示，但是学生总感觉是数学仿真，体会不够深刻。我们可以引用学生在大学物理实验课程中都学习过的示波器，在课堂上直接演示两个不同频率的交流信号经过示波器的叠加显示结果，这样通过使用熟悉的仪器展示波的叠加、波包的传播特性等概念，可使学生得到真实深刻的体会。在引入新知识时，还可以利用一些饶有乐趣的现象激发学生探索欲望。如在讲解电磁波的知识时，我们知道电磁 ……此处隐藏7514个字……场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播。见课本6-7图，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。

(2)电磁波的特点

①是横波

②是物质波，真空中也能传播，能独立存在(与机械波不同)

③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性

（3）波速公式c＝λf

c为真空中速度，电磁波在真空中速度等于光速。

无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，见课本表格介绍。

三、扩展

麦克斯韦的电磁场理论三点

1．变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。

2．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定。

3．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场

4．振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场。

5．变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是电磁波。

四、学生活动设计

通过观察试验，发挥想象能力，画出变化磁场产生的电场的电场线。2．总结机械波与电磁波的联系与区别

五、板书设计

电磁场和电磁波

麦克斯韦电磁场理论

1．变化的磁场产生电场

2．变化的电场产生磁场

3．电磁场→传播→电磁波

0引言

21世纪是信息化的时代，电子通信在社会生产和生活中起到了关键性的作用，给人们的生活和工作带来了极大的便利。而电磁场和电磁波在电子通信中占据着重要地位，能够实现信息的高效传输。近年来，随着移动通信网络和智能移动终端在社会上的快速普及，电子通信已经渗透到了人们生活中的方方面面，而移动通信中更是离不开对电磁场和电磁波的应用。在这种情况下，加强对电磁场和电磁波在电子通信技术中的应用研究意义重大，必须得到充分的重视。本文正是基于这一考虑，对电磁场和电磁波在电子通信技术中的运用进行了一些有意义的探讨。

1电磁场和电磁波内容概述

1．1电磁场

在16世纪下半叶，吉伯特最早开始了对电磁场的研究，但他无法对电磁场的生成机制进行准确描述。这种情况一直持续到奥斯特发现电流磁效应后才有所改善。在电流的磁效应被发现后，很多学者都试图发掘其他电磁效应，并进一步提出了电和磁的相互作用问题。其中，贡献最大的当属法拉第，因为他发现了感应电流与磁场强度的变化量有关，进而总结提出了电磁感应定律，这奠定了近代电磁场研究的理论基础。

1．2电磁波

电磁波是由振荡情况一致但振荡方向却相反的电场和磁场形成的，它在空间中能够以波的方式来传播能量，其传播方向则与电磁、磁场平相垂直。如果根据频率来对电磁辐射进行分类，那么它可以分为无线电波、可见光、红外线、紫外线和微波等等。现实中，电磁波无处不在且各种物体都可以发射电磁波，但只有特定波长的电磁波才能被人类的眼睛接收看到。电磁波在空间中的传播并不依赖介质，即它可以在真空中进行传播且速度与光速相同。

2电磁场和电磁波在电子通信中的运用探讨

2．1在移动通信中的应用

早在20世纪代，就已经有相关机构和学者开始了对移动通信技术的研究，但我国直到20世纪80年代末才诞生了首部基于蜂窝模拟的移动通信电话。伴随着首部移动通信电话的诞生，移动通信系统也随之出现，这时的系统主要采用了模拟技术和频分多址技术。紧随着第一移动通信系统，第二代移动通信技术也在不久后进行了商用，即我们常说的2G网络。在此基础上，通过将移动通信技术和互联网技术相融合，移动通信系统很快便发展到了第三代，即我国三大电信运营商主推的WCDMA、CDMA和TDSCDMA。此时的电子通信技术不仅使无线频率的利用效率空前提升，而且通信速度也更快，同时还能支持各类多媒体功能的服务。近年来，我国电信运营商对移动通信系统进行了升级，4G移动通信系统已经在我国得到了大规模商用。4G网络因为可以通过宽带网络与其他网络相连，所以不仅可以实现不同频率间的转换，而且能够带来更快的通信速度，已经可以基本满足我国社会各界的需求。这两年世界各国都在争夺5G通信技术的标准制定权，我国自然也不甘落后，可以预见，未来的5G通信系统中，电磁场和电磁波的应用水平会进一步提升，而且必将给用户带来更好的移动通信体验。

2．2在微波通信中的应用

电磁场是产生电磁波的源头，而电磁波又是微波通信中各类信息的载体，所以电磁场和电磁波在微波通信中起着核心作用。在进行微波通信时，各种信息被加载到电磁波上，然后再在空间中以光速进行传播，如图1所示。如果遇到电子信号接收装置，那么装置就会对电磁波进行滤波操作，并将其携带的信息保留接收下来。微波因为波长较小的缘故，所以在传输中很容易遭到物体阻碍，而这会致使通信质量急剧下降，因此为了加强微波的传输作用，现实中一般会采用接力传输的方式，即每隔一定距离就设置一个微波增强装置，通过对微波信号的增强来弥补中途传输的消耗。但这样做也具有明显缺陷，其在长距离传输时，建设和使用成本会比较高，所以微波通信方式在现实中并不常用。

2．3在卫星通信中的应用

二战后，世界各国都在加强对卫星通信技术的研究和应用工作，而电磁场和电磁波是保证卫星通信质量的`关键技术。这主要是因为卫星通信是以卫星来作为信息传输的中转站，进而实现对各类电磁信息的传播、转换和反射。卫星通信可以被看作是一种特殊的微波通信方式，而通信卫星则可以被看作是微波通信中的中转站，这与微波通信中使用的微波增强装置的功能极为类似。我国居民广泛使用的通信卫星属于地球同步卫星，它其中就应用了大量的电磁场和电磁波技术，能够实现对信息的快速和有效传播。

3结语

近年来，随着人们对无线通信质量的要求越来越高，提升电磁场和电磁波在电子通信中的应用水平意义重大，必须得到我们充分的重视。

参考文献：

［1］凌Z．电子通信技术中电磁场和电磁波的运用［J］．山东工业技术，(16):146．

［2］李在林．电子通信技术中电磁场和电磁波的运用分析［J］．移动信息，(10):23－24．

［3］陈玉林．电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用［J］．科技创新导报，，12(31):33－34．

［4］周孟桥．电磁场与电磁波在电子通信技术中的应用解析［J］．自然科学(文摘版)，2015(11):188．

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