1 绪论

本科毕业设计说明书 第 1 页

1。1 研究的背景和意义

电磁场包括电场和磁场,分别用电场强度、磁场强度表征其特性。由麦克斯 韦电磁场理论可知,电场、磁场二者之间的关系是十分密切的，电场的变化会引 起磁场的变化,同样,磁场的变化也会导致电场产生变化。电场和磁场随着时间不 断的变化,相互激励导致电磁场运动形成了电磁波。

自 21 世纪以来，全世界的电子信息化技术得到了飞速地发展，而电磁波作 为信息传播的重要载体，它成为了传播通讯信息的重要角色。无形的电磁波存 在于我们生活的各个角落，和电磁波相关的电子产品更是被广泛地应用在家庭 生活中，这些电子产品极大地方便和提高了我们的生活，例如：我们可以使用 电脑和全世界的网络用户交流，查看各种各样的文字视频信息；通过电话，我 们可以随时随地和家人朋友取得联系，而不再是缓慢的千里传书。电磁波也被 运用在工农业的许多领域，利用电磁波在各种媒质中的传播特性，我们可以用 它来勘探地下的矿产资源，较为精确地预测地震。在军事上，电磁波也有各种 各样的用武之地，我们可以通过卫星来控制导弹的飞行轨迹，通过雷达来实施 电子干扰，使敌方电子设备失效等。

从以上可以看出，电磁波对我们来说是十分重要的。不管是民用还是军用， 从通讯信息的产生到传播、接收以及处理，这一系列复杂的过程都只有依靠电 磁波这个重要的载体才能实现。电磁波在实际应用中通常都需要进行超长距离 的传播，在传播的过程中难以避免会遇到各种介质的分界面，电磁波入射到分 界面处会发生反射、折射现象，由于不同介质的电导率、磁导率等介质参数不 同,意味着介质分界面两边的各种性质会改变，这会引起电磁场发生相应的变化， 分界面两边都按照某种规律改变，称这种变化的规律为电磁场的边值关系或者 边界条件。

虽然前人对电磁波在不同介质中的折射和反射已经研究的很透彻，但基于 电磁波在各个领域如此普遍地应用，对于我们而言，清楚地知道电磁波在不同 介质分界面的反射和折射问题仍显得尤为重要！论文网

1。2  电磁场理论的发展回顾

1。2。1 静磁现象和静电现象

在公元前 6 世纪发现了磁石吸铁和摩擦生电等现象。到 16 世纪，《论磁、 磁体和地球作为一个巨大的磁体》 才被吉尔伯特发表，该论文的发表具有重大 的意义，它使磁学从经验转变成了科学，吉尔伯特也在论文中写了和电学相关 方面的研究。

最初对静电的研究较为困难，因为没有稳定的静电源和测量静电的方法作 为前提，直到出现了摩擦起电机，才有机会对电现象系统地研究，此后人类对 电才有了初步地认识。

17 世纪末，伽伐尼在解剖青蛙的实验中偶然发现了动物电；而在 18 世纪 初，伽伐尼的好朋友伏打发明了伏打电堆，伏打电堆的发明使得稳恒电流的产 生变成了可能，至此对电学的研究从静电走向了动电，奥斯特在这些发现的基 础上，于 18 世纪 20 年代发现了电流的磁效应。电流磁效应的发现打破了电学 和磁学之间相互隔绝的问题，揭开了电磁学崭新的篇章。

19 世纪初的三十年时间是电磁学发展的重要时期。 法国科学家安培率先对电磁作用力做了研究，安培获悉奥斯特在实验中的

发现后，他也重复做了该实验，并且提出了著名的右手定则，还用电流绕地球 内部的流动解释了地磁起因。接下来，安培在深入研究了载流导线之间彼此作 用的关系后，建立起了电流元之间相互作用的规律，也就是著名的安培定律。 与此同时，也发现了比奥-萨伐尔定律。