电子和无线电技术的理论基础是什么？

2017-11-23 11:380

电磁场理论，是电子技术和无线电技术的理论基础，如果没有电磁场理论的诞生，我们将不能打电话、不能上网，更不要说什么智能生活了，是不是想想都觉得可怕？而在军事应用中，所有与电有关的应用都离不开它，比如发电机、雷达、无线电通信、无线电遥控等等，一起来看看《中国军事百科全书》中对电磁场理论的介绍吧！

电磁场理论 theory of electromagnetic field

电磁场理论是研究电磁场的源与场的关系及电磁波在空间传播的基本规律的理论。是电子技术和无线电技术的理论基础。电磁场理论在一些前沿学科，如光纤通信、超导电子学、电子对抗、电磁兼容、生物电磁学、环境电磁学等领域中，起着十分重要的作用。

研究范围电磁场理论的研究内容主要包括静态电磁场、时变电磁场和工程电磁学等。

①静态电磁场。包括静电场、恒定电流场、恒定磁场。利用微积分、矢量分析和数学物理方程，研究静电场、导电媒质中的恒定电场和恒定磁场的基本规律及基本求值方法，是电子技术的基础。

②时变电磁场。利用麦克斯韦方程组、时变电磁场边界条件、波动方程、时变电磁场唯一性定理等，研究时变电磁场的基本规律和基本求值方法，是无线电技术的基础。平面电磁波是电磁波的一种基本形式，它的传播特性包括传播常数、波阻抗和能流密度矢量等参量。传播常数（即波数）定义为κ=2π/λ，式中，λ=υ/ƒ，λ为电磁波的波长；υ是电磁波的传播速度（在自由空间为3×108米/秒，与光速相等），ƒ为电磁波的频率，即每秒内的振动次数。波阻抗为电磁波电场强度（E）和磁场强度（H）的比值，自由空间的波阻抗为377欧姆。能流密度矢量（坡印廷矢量）S=E×H，表示单位时间穿过单位面积的电磁波能量。

③工程电磁学。利用电磁场理论的研究成果，解决电磁波传播中的工程问题，包括平面电磁波、导行电磁波、电磁辐射与天线等。随着解析和数值技术的发展，建立了计算电磁学，推动了电磁场理论的工程应用。

军事应用在军事中所有与电有关的应用都离不开电磁场理论的研究成果。在电能方面有发电机和电动机；电子装备中离不开电阻、电容、电感等基本电子元器件；无线电技术应用中有雷达、无线电通信（包括长波通信、短波通信、甚高频通信、超高频通信、微波通信等）、无线电导航、无线电定位、无线电遥控、无线电遥测等；在电子对抗中有电磁炸弹、无线电干扰机、无线电干扰弹及其他的射频武器等。

简史与展望电磁场理论是人类探索自然活动的结晶。早在两千多年前，人类就有了关于磁石和摩擦起电的知识。18世纪中叶以后，对电磁现象进行了系统性的和理论上的研究。1771-1773年，英国科学家H.卡文迪什进行了静电试验。1785年，法国物理学家C.-A.de库伦建立了关于静电和静磁的平方反比定律；其后，意大利科学家L.伽伐尼发现了电流，意大利物理学家A.伏特用电化学方法产生了稳定的电流。1820年，丹麦物理学家H.C.奥斯特发现电流可使磁针偏转，将电和磁联系到了一起。1825年，法国物理学家A.-M.安培提出了确定两电流之间相互作用及载流导体所受磁力的安培定律；法国物理学家J.-B.毕奥和F.萨伐尔确定了磁场和电流之间的定量关系。1831年，英国物理学家M.法拉第发现了电磁感应现象，推动了电磁在工程中的应用。1864年，英国物理学家J.C.麦克斯韦在总结前人发现的试验定律的基础上，引进位移电流的概念，认为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，并在此基础上建立了麦克斯韦方程组，创立了相对完整的电磁场理论体系。1887年，德国科学家H.R.赫兹发现了电磁波，成功地用实验为麦克斯韦方程组的正确性提供了依据。1895年，意大利科学家G.马可尼和俄国科学家A.S.波波夫发明了无线电并实现了无线电远距离传播，使电磁波向频率高端迈进了一大步。

电磁场理论的发展方向是：发展与完善近代电磁理论学；结合应用数学、计算数学和计算机技术的快速发展，发展计算电磁学；电磁学与其他学科相结合，产生和发展一些交叉学科，如生物电磁学、环境电磁学、光电子学等。