第七节电磁场理论与电路理论慕课视频播放-电子信息科学与技术导引(1)-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

欢迎回到“电子信息科技导引课”的第二讲：

电磁场与物质的相互作用

。前面两小节从电子跃迁的角度，

介绍了电磁场与电介质，

也就是与绝缘体，半导体之间

共振作用和非共振作用

那么导体与电磁场的作用又是怎样的呢？

金属导体的电结构特征和绝缘体半导体有很大不同，

金属导体内部有可以移动的电荷——自由电子

在外加静电场的作用下，

金属内部的自由电子将受电力的作用

而产生定向运动，

这一运动将改变导体上的电荷分布，

这种电荷分布的改变反过来改变

导体内部和周围的电场分布

这种电荷和电场的分布将一直改变到导体达到电平衡状态，

也就是我们所说的静电平衡状态为止

所谓的静电平衡是指

导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态，

很明显，这种状态只有在导体内部电场处处为零时

才有可能达到和维持

金属表面聚集的自由电子与周期性变化的电磁场

会相互耦合会形成表面等离子激元，

伴随的表面等离子场会具有

与一般电介质中的电磁场所不同的特性

另外，通过设计不同结构的通电导体

可以实现并控制电磁场的辐射，即天线的功能

这是几种不同形状的通电导线

周边产生电磁场分布的数值模拟结果

这是终端开路的两根平行导线，

内通交变电流，

导线长度是交变电流频率所对应波长的二分之一

可以看到，导线周围会产生电磁场，

离开导线一定距离的地方就没有电磁场分布了，

即电磁波没有辐射出来

如果把这两根导线张开一定的角度，这时在某个方向上会有电磁波辐射出来

当这两根导线完全打开，夹角为180度时，

电磁波则几乎从全方位往外辐射，这就是线天线

这个例子可以看到，

当交变电流电压频率较高时，电路的设计是很有讲究的。

如果设计得不好，电路就会变成天线。

本想通过导线传输的电磁信号，就会被辐射出来

我们注意到图中研究的导线长度

是和电磁场的波长相同数量级的。

当我们处理低频电磁场，

也就是说电磁场的波长远远大于电路的尺寸时，

我们可以忽略电磁场随空间的变化，

即在电路尺寸决定的空间里，

可以近似认为电磁场的空间分布是均匀的，

只考虑它随时间的变化

这时，我们就可以用电路理论来代替电磁场理论。

电磁场理论和电路理论是统一、不可分割的

电磁场理论强调普遍性，

在电路尺寸远小于工作波长时，即准静态情况下，

电路理论是可以由麦克斯韦方程组导出的近似理论

电路理论简洁、实用，

我们用它在某些条件下可以替代抽象的“场”的概念

和麦克斯韦方程组，

电路理论中研究比较直观的电压、电流等

基本物理量以及电阻、电感、电容等实际电路的参数

那么本课程的下一讲，

将介绍电路理论的核心概念-电势与电路的相互作用

电子信息科学与技术导引(1)课程列表：

第一讲：电磁学与分析数学史概览

-第一节序言

-第二节电磁学和分析数学发展史：磁学

-第三节电磁学与分析数学发展史：静电

-第四节电磁学和分析数学发展史：动电

-第五节电子器件的发明及电子技术的发展

-第六节电磁学的广泛应用

-第七节电磁系统理论

-第八节电子科学技术各学科间的关系

-第九节电子科学技术的学科体系

-第一讲：电磁学与分析数学史概览--第一次作业

第二讲：电磁场与物质的相互作用

-第一节序言

-第二节电磁场（一）

-第三节电磁场（二）

-第四节物质

-第五节电磁场与物质的相互作用：非共振作用

--第五节电磁场与物质的相互作用：非共振作用

-第六节电磁场与物质的相互作用：共振作用

--第六节电磁场与物质的相互作用：共振作用

-第七节电磁场理论与电路理论

--第七节电磁场理论与电路理论

第三讲：电路抽象

-第一节空间离散化

--第一节空间离散化

-第二节静场电路分析

--第二节静场电路分析

-第三节非静场电路抽象

--第三节非静场电路抽象

-第三讲：电路抽象--电路抽象练习题

-第四节电路元件抽象

-第五节非线性元件抽象

-第六节电路抽象三原则

-第七节分层抽象思想

-第八节电路基本问题

-第九节数字化抽象

-第三讲：电路抽象--Quiz 3

第四讲：比特与逻辑

-第一节序言

-第二节什么是比特

-第三节比特与编码

-第四节比特与信息

-第五节比特的用途示例

-第六节什么是逻辑

-第七节逻辑的用途示例

-第八节与数字电路的关系

-第九节小结

-第四讲：比特与逻辑--Quiz4

第五讲：程序与处理器

-第一节：从算盘到ENIAC

-第二节：通用计算机模型

-第三节：指令集体系结构

-第四节：程序和程序设计语言

-第五节：处理器的工作原理

-第六节：性能问题

-第七节：小结

第六讲：数据与算法

-第一节：数据与数据处理技术的发展

-第二节：数据处理举例

-第三节：数据模型和算法的概念

-第四节：问题的抽象和建模

-第五节：数值分析问题研究

-第六节：数据和算法的关系I

-第七节：数据和算法的关系II

-第八节：大数据

-第九节：数据挖掘技术和数据算法的展望

-第六讲：数据与算法--Quiz6

第七讲：通讯与网络

-第一节：基本内容简介

--第一节：基本内容简介

-第二节：信息的基本概念和传输的几种方式

--第二节：信息的基本概念和传输的几种方式

-第三节：交换的概念和网络的几种形式

-第四节：模拟与数字通信

-第五节：调制和解调

-第六节：传输涉及的基本理论

-第七节：信息论和几种相关的编码方式

-第八节：多址方式

-第九节：交换的基本概念

-第十节：网络分层的基本概念

-第十一节：互联网的基本原理和有限状态机模型

--第十一节：互联网的基本原理和有限状态机模型

-第七讲：通讯与网络--Quiz7

第八讲：媒体与认知

-第一讲：内容简介

-第二讲：信息与媒体

-第三讲：人类感知与认知

-第四讲：智能信息处理

-第五讲：媒体与认知相互作用

-第六讲：媒体认知应用

-第七讲：总结

-第八讲：媒体与认知--Quiz8

期末考试

-期末考试--Final Exam

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