電磁波的實際應用范文

前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)電磁波的實際應用文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā)，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

一、工程實例教學實踐

《電磁場與電磁波》是電子信息類專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，涉及大量的場論和矢量分析方面的數(shù)學知識，覆蓋內(nèi)容較廣，且有一定的深度。相對于應用型課程，該課程的理論分析內(nèi)容較多，課程理解需要學生花費較大的精力和時間，且需要能夠靜下心來思考電磁場問題，因此，對于工科學生來說普遍較難理解。然而，該課程講授的知識、理論和方法，在實際工程中具有一定的普適性，更容易與工程實例結(jié)合。以靜態(tài)場為例，靜態(tài)場是不隨時間變化的場，是時變場的特例，在靜態(tài)場部分的教學中主要做電容和互感的測量實驗，多導體的部分電容和互感是靜態(tài)場中非常重要的兩個概念。要求學生在掌握部分電容和互感的特性及測量原理的基礎(chǔ)上，應用測試具體參數(shù)，對比測試結(jié)果與理論計算結(jié)果是否相吻合。再如麥克斯韋方程組，看似只是一組毫無新意、索然無味的方程，多數(shù)同學接觸到它都有一定的畏難情緒。但如果將“電磁隱形衣”“左手電磁材料”“磁懸浮”“無線電力傳輸”等實際應用有機結(jié)合到課程教學中，課堂氛圍異常活躍，學生的學習熱情大大提高，對實際工程實例的思考更加深入徹底，甚至有學生在此基礎(chǔ)上開始研究電磁理論新的應用。

二、課堂教學與課外科技活動結(jié)合

除課堂教學外，根據(jù)實際課堂教學內(nèi)容，定期給學生布置與實際應用相關(guān)的作業(yè)，可以是科技小論文、工程實例中簡單問題的解決方案、學生分組內(nèi)部科技小競賽等，復雜的形式可以是參加校外知名企業(yè)的有獎科技競賽、區(qū)域性科技創(chuàng)新能力大賽等。此外，通過講解電磁場在實際工程中運用的一些案例，以及讓學生由淺入深地了解到電磁應用的廣闊性，避免了學生學習的盲目性，避免在學生中形成學習電磁場無用論的觀點。

第2篇

“導學案”的精髓貴在一個“導”字，是通過引導學生，讓學生自主進行學習探究，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進而實現(xiàn)高效課堂培養(yǎng)能力的目的。所以在設計這一節(jié)課時，我更注重引導學生，讓他們能從我所給出的指引中動腦動手，獲得知識。為此，我設計了三活動，一個測試，依次從電磁波是什么、電磁波的應用以及改變世界的信息技術(shù)三個方面來構(gòu)成核心，讓學生在活動的輕松愉快的氛圍中“動有所得”，最后的小測試來加深理解、鞏固知識。

一、學習目標

1.知道光是一種電磁波。了解電磁波在信息傳播中的作用。

2.記住電磁波在真空中的傳播速度。知道波長、頻率和波速的關(guān)系并會進行簡單的計算。

3.電磁波的應用。

4.初步了解現(xiàn)代通信網(wǎng)絡。

二、重點難點分析

1.波長、頻率和波速的關(guān)系。

2.電磁波的應用。

三、課堂設計

活動（一）神奇的電磁波

做一做　事先準備好了五套實驗用具，將全班學生分成五組，指導他們做了如下實驗：打開收音機的開關(guān)，轉(zhuǎn)動選臺的旋鈕，調(diào)到一個沒有電臺的位置，并開大音量。將一節(jié)干電池的正極與一把鋼銼良好接觸，負極連一根導線，用手拿著導線的另一頭，使它在銼面上滑動，讓學生觀察現(xiàn)象并分組討論產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。

讀一讀　在活動之后，指導學生閱讀教材，并明確如下兩個內(nèi)容。

1.當導體中的電流迅速發(fā)生變化或通一高頻率的交變電流時，導體就會向四周空間發(fā)射電磁波。只有頻率很高的電流產(chǎn)生的電磁波才能傳得很遠。電磁波的國際單位是赫茲（Hz），簡稱赫，常用頻率單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。其換算關(guān)系：1kHz=103Hz；1MHz=106Hz。

2.電磁波可以在真空中傳播，光也是一種電磁波。真空中電磁波的波速為c，在空氣中與真空中電磁波的波速非常接近，c=3×108m/s。相鄰兩個波峰（或波谷）的距離，叫做波長。電磁波的波速c等于波長和頻率f的乘積：c=λf。在空氣或真空中，各種頻率的電磁波的波速是相同的，所以，頻率越高的電磁波，它的波長就越短。

議一議　在獲得了如上知識后，再結(jié)合“做一做”的內(nèi)容探討論如下的物理現(xiàn)象：手機放在電視機旁邊，當有電話來時，電視機的畫面會出現(xiàn)一些“雪花”，這是為什么？并且長時間用手機連續(xù)通話，會出現(xiàn)頭暈的情況，這是為什么？

活動（二）電磁波的應用

由于電磁波比較抽象，我特意做了課件，主要涉及軍事應用，如探測飛機、導彈用的雷達；民航應用，如GPS導航；天文應用，如探測遙遠星球；氣象應用，如探測臺風、雷雨等。通過課件中設計的一些小問題，引導學生對摸不到看不見的電磁波有一定的形象認識。此活動的另一個主要目的就是激發(fā)學生的學習興趣。

活動（三）改變世界的信息技術(shù)

引導學生閱讀如下內(nèi)容，更深入了解電磁波的應用對社會產(chǎn)生的巨大影響。

1.衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，進行通信的。通信衛(wèi)星大多是相對地球“靜止”的同步衛(wèi)星。一般只要有三顆互成120°的同步衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)全球通信。衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠、覆蓋區(qū)域大、靈活、可靠、不受地理環(huán)境條件限制等獨特優(yōu)點。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）就是衛(wèi)星通信的實際應用。

2.光纜通信是應用光的傳播特性，把光能限制在光纖內(nèi)部，用光信號取代傳統(tǒng)通信方式中的電信號，從而實現(xiàn)信息的傳遞。光纖具有傳輸容量大、傳輸距離長、高抗干擾等特性。

3.移動通信由電磁波傳遞信息，可以在信號覆蓋的任何地方使用。當前應用最為普遍的為“蜂窩系統(tǒng)”。

四、隨堂測試

1.電磁波在真空中的傳播速度是__________；電磁波的波長越長其頻率就越______________；電磁波___________（填“能”或“不能”）在空氣中傳播。

2.2012年7月28日03時12分（北京時間），倫敦奧運會開幕，媒體通過通訊衛(wèi)星用______波把奧運會的信息及時傳到世界各地。若中央電視臺第一套節(jié)目的頻率為52.5MHz（1MHz=106Hz），則中央電視臺第一套節(jié)目的波長為________m。

3.以下與電磁波應用無關(guān)的是（）

A．手機通信 B．微波爐加熱食物

C．雷達偵查 D．聽診器了解病情

4.關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列說法正確的是（）

A.光纖通信傳輸?shù)男畔⒘亢艽螅饕糜跓o線電廣播

B.移動電話靠電磁波傳遞信息

C.電磁波的波長越大，頻率越高

D.電磁波的應用對人類有利無害

5.關(guān)于電磁波和現(xiàn)代通信，下列敘述不正確的是（）

A．光是一種電磁波，電磁波可以在真空中傳播

B．電磁波的頻率越高，在空氣中傳播的速度就越大

C．同步通信衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期跟地球自轉(zhuǎn)的周期相同

第3篇

關(guān)鍵詞：電磁場與電磁波；教學內(nèi)容；教學方法

作者簡介：劉鑫（1980-），女，黑龍江佳木斯人，黑龍江科技大學電氣與信息工程學院，講師；

趙志信（1979-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江科技大學電氣與信息工程學院，講師，哈爾濱工業(yè)大學電子與信息工程學院博士研究生。

基金項目：本文系黑龍江省教育廳“十二五”規(guī)劃課題“EIP-CDIO在電磁場與微波技術(shù)類課程教學中的應用”（課題編號：GBD1212069）、黑龍江省高教學會十二五規(guī)劃課題“EIP-CDIO 模式下電磁場與微波技術(shù)類課程教學改革探討”（課題編號：HGJXH C110902）、黑龍江科技大學教研項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0073-02

“電磁場與電磁波”課程是通信工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。它是在“大學物理”（電磁學）課程的基礎(chǔ)上進一步研究電磁場與電磁波的基本屬性、描述方法、運動規(guī)律、與物質(zhì)的相互作用及其應用。“電磁場與電磁波”是“微波技術(shù)”、“移動通信”、“光纖通信”等相關(guān)課程的前續(xù)課程，可見該課程在通信工程專業(yè)課程體系中的重要性。學生在學習本門課程時普遍反映難度很大。以下針對本課程的特點，就教學內(nèi)容和方法進行探討。

一、“電磁場與電磁波”課程特點

1.所需基礎(chǔ)知識面廣

“電磁場與電磁波”課程是以高等數(shù)學、大學物理、復變函數(shù)等課程為基礎(chǔ)，所涉及的內(nèi)容很廣。因此要想學好這門課，必須有很好的數(shù)學和物理基礎(chǔ)。

2.推導多、計算難

“電磁場與電磁波”課程中所涉及的公式和推導很多且計算難度大，許多結(jié)論是由推導總結(jié)而得到的。推導中需要用到大量的矢量運算、微分方程、積分方程等，過程非常復雜。

3.課時少、內(nèi)容多

由于教學大綱的重新修訂，“電磁場與電磁波”課程的學時由54學時調(diào)整為45學時，但教學內(nèi)容并沒有做大的調(diào)整，主要包括靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜態(tài)場邊值問題、時變電磁場、平面電磁波、導行電磁波等。[1]

二、教學內(nèi)容和方法的研究

1.針對不同的學生講授不同的內(nèi)容

筆者所在高校通信工程專業(yè)學生分為二本生和三本生，二者在教學計劃中的差別之一是三本生在“電磁場與電磁波”課程后沒有“微波技術(shù)”課程。這就要求針對二者在教學內(nèi)容上有區(qū)分。導行電磁波在“微波技術(shù)”課程中會有深入的講解，因此針對二本生可以不講授這部分內(nèi)容，針對三本生則需要講授。

2.理清思路，圍繞“一條線”展開電磁場理論教學

學生在學習“電磁場與電磁波”課程時感覺內(nèi)容多且條理性差，在課上對于講授內(nèi)容不知如何定位，不了解各個章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，這就導致學生思路不清晰，進而產(chǎn)生厭學情緒。針對這一情況，在上課時要給學生理清思路。

針對《電磁場與電磁波》教材，[2]說明其章節(jié)安排。教材分為數(shù)學和物理基礎(chǔ)部分（第1章）、電磁場部分（第2-5章）和電磁波部分（第6-8章）。電磁場根據(jù)時間變化特性可分為靜態(tài)場（第2-4章）和時變場（第5章）。靜態(tài)場包括靜電場、恒定電場和恒定磁場。電磁場部分圍繞亥姆霍茲定理展開研究，亥姆霍茲定理講述的是在空間有限區(qū)域的任一矢量場由它的散度、旋度和邊界條件唯一確定。[2]亥姆霍茲定理說明研究一個矢量場必須要研究該場的散度、旋度和邊界條件，而場的散度、旋度又構(gòu)成場的基本方程。此外，研究場時還可以借助輔助量，輔助量一般為位函數(shù)和場能量。因此，電磁場理論的“一條線”可以歸納為“基本方程（散度、旋度）—邊界條件—位函數(shù)—場能量”。表1以邊莉編著的《電磁場與電磁波》教材中靜電場、恒定磁場和時變電磁場為例說明“一條線”對應的內(nèi)容。由于恒定電場與靜電場有可比擬性，因此對于恒定電場可以采取與靜電場相比較的方法來教學。學生通過表1對電磁場理論部分的主要內(nèi)容能夠產(chǎn)生較有條理性的認識，在上課時知道所學知識在整個電磁場知識體系中的位置，學習時不會抓不到頭緒。

3.教學中結(jié)合實際應用，培養(yǎng)學生初步的科研能力

由于電磁場與電磁波理論性強，在教學中要結(jié)合實際講解理論，例如講授電磁波在介質(zhì)中透射時，解釋日常用到的微波爐工作原理。微波在穿過有耗介質(zhì)（含水分子的食物）時，使水分子產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，水分子之間發(fā)生激烈的摩擦和碰撞，進而產(chǎn)生熱量，加熱含水的食物。在學生的學習過程中教師不斷地解答現(xiàn)實中的各類現(xiàn)象，可以促使學生激發(fā)更強的求知欲，從而使學生能夠主動地學習。

除了課堂上的教學要結(jié)合實際應用外，還應鼓勵學生課后以課程中的某一個知識點為出發(fā)點，查閱相關(guān)科研文章。例如，講到電磁波在介質(zhì)中傳播特性時，結(jié)合黑龍江科技學院礦業(yè)特色，要求學生下載并閱讀文章《“電磁場理論”課程教學中兩個實例的應用》，[3]并要求學生回答手機能否應用于煤礦井上與井下的透地通信。學生通過對文章的查找、自學，對知識點做進一步的掌握，可以從中獲得成就感，同時有益于培養(yǎng)學生初步的科研能力。

4.多媒體教學與板書相結(jié)合

傳統(tǒng)的黑板板書教學的優(yōu)點是教學速度較慢，留給學生思考的時間較多，使其能跟上教學進度，學生注意力容易集中。它的缺點是耗時多，且不容易展示圖片，對動態(tài)顯示更是無能為力。多媒體教學的出現(xiàn)彌補了板書教學的缺點，例如法拉第電磁感應定律、均勻平面波極化和傳播等等通過多媒體可以動態(tài)地演示給學生，增強學生的理解能力，加深學生的印象，提高教學效果。

多媒體教學方法雖然優(yōu)點多，但不能一味使用而放棄板書。多媒體反映的信息量大，教學速度快，如果大量使用多媒體會使學生跟不上教師的節(jié)奏。一旦聽不懂，學生會厭倦學習，形成惡性循環(huán)。因此，采用多媒體與板書相結(jié)合的教學方式更適宜。對于重點內(nèi)容還是使用板書比較好，過于煩瑣且只需了解的推導過程、例題題目、圖片、動態(tài)演示等采用多媒體比較適合。

5.教與練并重，認真批改作業(yè)

在“電磁場與電磁波”的教學中，有必要給學生留一些課后的作業(yè)，從而鞏固課堂上的學習。學生在課堂上聽懂教師的講解，通過課后的練習將課堂上知識的掌握情況反饋給教師，使得教師更好地掌握學生的薄弱環(huán)節(jié)，在課堂上予以重點講解。從作業(yè)情況看，部分學生學習態(tài)度不端正，抄襲他人作業(yè)，這樣會導致教師對學生掌握情況的判斷出現(xiàn)錯誤。針對這種情況，有必要在第一次作業(yè)中找出作業(yè)雷同的學生進行談話，必須在抄襲剛一出現(xiàn)時就將其遏制在萌芽狀態(tài)。筆者在教學中針對作業(yè)抄襲情況采取過上述辦法，個別抄襲情況還存在，但總體上明顯下降。

6.健全考核機制

為了加強對教學過程的監(jiān)管，采用8+2的考核機制，即總成績中期末考試占80%，平時成績占20%。平時成績包括課堂表現(xiàn)（出勤、課堂回答問題等）、作業(yè)和期中考試。平時成績的考核可以使學生提高對課程的重視程度，必要時可以采取一些壓制手段。例如課堂提問回答錯誤的學生扣1分，回答正確加1分。這樣教師可以向不認真聽課的學生提問，提醒其集中注意力。而回答問題的正確與否關(guān)系到期末成績，所以回答錯誤的學生會期望在下一次被提問時能夠回答正確而補得1分。通過這種方式可以有效地管理表現(xiàn)不理想的學生。

期末考試采取閉卷考試方式，而期中考試采取“一張紙開卷”的考試方式。所謂“一張紙開卷”是指在考試時學生可以參考自己帶的一張A4紙進行答題，考試前學生可以在紙的正反面手寫與課程相關(guān)的任何內(nèi)容。“一張紙開卷”，有效地督促學生對上半學期所學知識進行歸納和總結(jié)，教師通過一張紙的書寫內(nèi)容以及答題情況對學生上半學期的學習情況有所掌握，考試過后可以針對學生普遍沒有掌握好的知識點重新講解。教師針對這些內(nèi)容可以反思教學方法的不足之處，以便在新一輪上課時有所改進。此外，通過期中考試教師可以在下半學期對成績不好的學生加強管理。考試題目題型應該多樣化，包括是非判斷題、選擇題、填空題、計算題、證明題等題型，從多方面考核學生。

三、結(jié)束語

“電磁場與電磁波”課程理論性很強，存在著教師難教、學生難學的情況。我們在注重培養(yǎng)學生的學習興趣的基礎(chǔ)上，把教學內(nèi)容歸納成一條主線，教學中結(jié)合實際應用，培養(yǎng)學生初步的科研能力，多方面對學生進行考核。從學生的反饋情況來看，這些做法取得了一定的成績。

參考文獻：

[1]張昕.電磁場與電磁波[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2008.