第十三章 无线电通信和电子元件 知识提要 一、无线电通信 1电磁波:电磁场在周围空间由近及远的传播就形成电磁波。水波、声波等都需要传播波的媒质,而电磁波可以在真空中传播。电磁波在空间传播,能量也一同传播。 电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的速度。电磁波的传播速度v、频率f和波长λ的 关系为:v=λf。不同频率的电磁波在真空中的传播速度都相同。 电磁波在无线电通信中称作无线电波。无线电波按波长可分为长波、中波、中短波、短波、微波等不同波段。 2无线电广播和电视:无线电广播和电视是利用电磁波来传递声音信号和图像信号的。其传播分发射和接收两个过程。其传播途径双分直射波、地波、天波三种方式。
基本的预备知识是麦克斯韦方程组中的四个方程所涉及的物理学定律。
库伦定律,磁场和电场下的高斯定律,法拉第电磁感应定律,以及毕奥萨伐尔环流定律(后来扩展成了安培环流定律。)
物理学方面的基础知识就是这些。
主要是数学方面的,
需要掌握微积分相关知识,以及矢量相关的几个简单的运算法则。
掌握一定的解微分方程,偏微分方程的方法(很对公式推导需要)。
基本上地磁场和电磁波理论方面的学习就需要这些了。
记住并理解基本概念,基本公式,比如麦克斯韦方程组这个肯定要记住的吧,每个方程的意义肯定要知道的吧,积分形式,微分形式都要知道的吧。
还有坡印廷订立,边界条件,这个是很重要的,一定要牢记。然后在配合上一定量的习题。
你还要有一定的数学基础,这个是必须的,要不然你是不会做题的。对于前面的一些静态场的题目呢,基本上都是在找微元,然后积分就行了。
所以呢那三个常用的坐标系下,ds,dv,dl的表达式你应该知道吧。后面的介绍的平面波,相位常数,波长,波数,频率,波速等等这些概念肯定要清楚吧。
平面波的反射,折射都是根据边界条件确定的,菲涅耳公式自己要会推导。总的来说就两点,记住并理解基本概念,做题。
其实就是电磁学,传统意义上电磁学数学手段只用初等微积分,学完电磁学后,就需要学习复变函数和数学物理方程,学完数学物理方程,传统电磁学中许多用初等微积分没法解的问题就可以用数学无理方程来解了.这个是个,电磁学变分叉为2个课程:
理科物理专业的叫"电动力学",而工科电磁场,雷达等专业的叫"电磁场和电磁波",前者侧重理论,后者侧重工程.
所以"电磁场和电磁波",说白了,就是一门用数学物理方程作为数学手段的电磁学课程
PS:上面一帮人只知道抄袭人家的,把别人的东西拷贝过来骗分数
1.麦克斯韦的电磁场理论 (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)随时间均匀变化的磁场产生稳定电场。随时间不均匀变化的磁场产生变化的电场。
随时间均匀变化的电场产生稳定磁场,随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场。 (3)变化的电场和变化的磁场总是相互关系着,形成一个不可分割的统一体,这就是电磁场。
2.电磁波 (1)周期性变化的电场和磁场总是互相转化,互相激励,交替产生,由发生区域向周围空间传播,形成电磁波。(2)电磁波是横波(3)电磁波可以在真空中传播,电磁波从一种介质进入另一介质,频率不变、波速和波长均发生变化,电磁波传播速度v等于波长λ和频率f的乘积,即v=λf,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速c=3。
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开始我们学的电路理论、模拟电路、数字电路、高频电路基本上都是集总参数电路,用一般代数式就能表达各种器件特性,
工作频率增高后,特别是波长达到厘米量级,电路的电磁波效应越来越显著,再用集总参数不能描述了,变成分布参数电路,
利用高频电磁场的各种性质设计的电路就是微波射频电路,
电磁场与微波技术主要研究高频电磁场的各种性质,以及介绍利用这些性质设计的无源器件,
基础知识主要对高等数学中的矢量分析、场论部分有较高要求,对模拟电路、高频电路中的基本单元电路要掌握,最好知道物理中的电磁学部分,
至于数学物理方程,本科阶段基本不作要求
【电动力学】研究电磁运动一般规律的科学。
它以麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式为出发点,运用数学方法,结合有关物质结构的知识,建立完整的电磁理论,分别从宏观和微观的角度来阐明各种电磁现象。同量子理论结合又产生了量子电动力学。
【电子的发现】19世纪末,电学兴起,这提供了破坏原子的方法。在低压气体下放电,原子被分为带电的两部分。
1897年,美国的汤姆逊在研究该两部分电荷时,发现其一带负电(称为电子),而另一个较重要的部分则带正电。这一事实说明原子不再是不可分割的。
1895年,德国的仑琴发现X光,接着贝克勒尔及居里夫妇相继发现放射性元素。放射性元素就是可放出“某些东西”的原子。
这些东西后来被称为α、β粒子,飞行很快。可穿透物质。
这一穿透能力很快应用于探讨原子内部构造的工具,实验结果有时粒子毫无阻碍地通过,有时则又发生猛烈的碰撞。用汤姆逊的原子模型不能解释。
1911年卢瑟福为了解释这一实验结果,提出一个新的原子模型。他证明:原子中带正电的部分必须集中于一个非常小而重的原子核里,而电子则如行星绕日般地围着原子核转动,原子核与电子间是有很大空隙的。
用这一模型算出的数值,证实了实验结果。【场的迭加原理】如果一个电场由n个点电荷共同激发时,那么电场中任一点的总场强将等于n个点电荷在该点各自产生场强的矢量和即【电力线】电力线是描述电场分布情况的图像。
它是由一系列假想的曲线构成。曲线上各点的切线方向和该点的电场方向一致,曲线的疏密程度,跟该处的电场强度成正比。
电力线比较形象地表示出电场的强弱和方向。在静电场中电力线从正电荷开始而终止于负电荷,不形成闭合线也不中断。
在涡旋电场中,电力线是没有起点和终点的闭合线。由于电场中的某一点只有一个电场方向,所以任何两条电力线不能相交。
电力线上各点的电势(电位)沿电力线方向不断减小。【法拉第】(Faraday,Michel,1791~1867)法拉第是著名的英国物理学家和化学家。
他发现了电磁感应现象,这在物理学上起了重要的作用。1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化,提出了法拉第电解定律。
这一定律为发展电结构理论开辟了道路,也是应用电化学的基础。1845年9月13日法拉第发现,一束平面偏振光通过磁场时发生旋转,这种现象被称为“法拉第效应”。
光既然与磁场发生相互作用,法拉第便认为光具有电磁性质。1852年他引进磁力线概念。
他主张电磁作用依靠充满空间的力线传递,为麦克斯韦电磁理论开辟了道路,也是提出光的电磁波理论的先驱,他的很多成就都是很重要的、带根本性的理论。他制造了世界上第一台发电机。
所有现代发电机都是根据法拉第的原理制作的。法拉第还发现电介质的作用,创立了介电常数的概念。
后来电容的单位“法拉”就是用他的名字命名的。法拉第从小就热爱科学,立志献身于科学事业,终于成为了一个伟大的物理学家。
【麦克斯韦】Maxwell James Clerk英国物理学家(1831~1879)。阿伯丁的马里查尔学院和伦敦皇家学院、剑桥大学教授,并且是著名的卡文迪什实验室的奠基人。
皇家学会会员。在汤姆逊的影响下进行电磁学的研究,提出了著名的麦克斯韦方程式,这是电磁学中场的最基本的理论。
麦克斯韦从理论上计算出电磁波传播速度等于光速,他认为:光就是电磁波的一种形态。对于统计力学、气体分子运动论的建立也作出了贡献。
引进了气体分子的速度分布律以及分子之间相互碰撞的平均自由程的概念。著有《论法拉第力线》、《论物理力线》、《电磁场运动论》、《论电和磁》、《气体运动论的证明》、《气体运动论》。
还著有《热理论》、《物质与运动》等教科书。【超距作用】一些早期的经典物理学者认为对于不相接触的物体间发生相互作用,如两电荷之间的作用力以及物体之间的万有引力都是所谓的“超距作用力”。
这种力与存在于两物体间的物质无关,而是以无限大速度在两物体间直接传递的。但是,电磁场的传播速度等于光速的这一事实说明电的作用力和电场的传播速度是有限的。
因此“超距作用”论便自然被否定了。实际上,电磁场就是物质的一种形态,因此不需借助其他物质传递。
【导体】在外电场作用下能很好地传导电流的物体叫做导体。导体之所以能导电,是由于它具有大量的可以自由移动的带电粒子(自由电子、离子等)。
电导率在102(欧姆·厘米)-1以上的固体(如金属),以及电解液等都是导体。金属和电解液分别依靠自由电子和正负离子起导电作用。
【自由电荷】存在于物质内部,在外电场作用下能够自由运动的正负电荷。金属导体中的自由电荷是带负电的电子,因为金属原子中的外层电子与原子核的联系很弱,在其余原子的作用下会脱离原来的原子而在整块金属中自由运动,在没有外电场时这种运动是杂乱无章的,因此不会形成电流。
在外电场作用下,电子能按一定方向流动而形成电流。电解液或气体中的离子也都是自由电荷。
【束缚电荷】电介质中的分子在电结构方面的特征是原子核对电子有很大的束缚力,即使在外电场的作用下,这些电荷也只能在微观范围有所偏离。但它。
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