静电磁学(静态电磁学)
研究内容:静态(不随时间变化)的电场和磁场,包括静电场(库仑定律、高斯定理、电势分布)、静磁场(安培定律、毕奥 - 萨伐尔定律、磁通量)。
核心问题:电荷 / 电流分布与场的关系、导体 / 电介质在静场中的行为。
时变电磁学(动态电磁学)
研究内容:随时间变化的电场与磁场,以及电磁感应(法拉第定律)、位移电流(麦克斯韦修正安培定律)、电磁波的产生与传播。
核心工具:麦克斯韦方程组(描述电磁场动态行为的统一理论),涵盖波动方程、坡印廷定理等。
电路理论与网络分析
研究内容:集总参数电路(电阻、电容、电感、电源等元件)的电流、电压关系,基尔霍夫定律、欧姆定律、交流电路(阻抗、相位分析)、暂态过程(RC/RL 电路响应)。
应用领域:电子电路设计、电力系统分析、集成电路(IC)原理。
电磁波与微波技术
研究内容:高频电磁波(微波、射频、光频)的产生、传输、辐射与接收,包括波导理论、天线设计(辐射方向图、阻抗匹配)、谐振腔、雷达原理。
应用场景:无线通信(5G/6G)、卫星通信、雷达探测、微波炉、光通信(光纤传输)。
电磁测量与仪器
研究内容:电磁量(电压、电流、电阻、电容、电感、磁场强度等)的高精度测量方法,涉及传感器原理(如霍尔效应测磁场)、测量误差分析、仪器校准(示波器、频谱分析仪、电桥)。
关键技术:微弱信号检测、高频测量、非接触式测量(如电磁感应测厚)。
电磁兼容(EMC)与电磁环境
研究内容:电磁干扰(EMI)的产生、传播与抑制,确保电子设备在复杂电磁环境中正常工作,包括接地设计、屏蔽技术、滤波电路、电磁辐射安全标准(如欧盟 CE 认证)。
应用挑战:高速数字电路的信号完整性、车载电子设备的抗干扰设计。
材料电磁特性研究
研究内容:不同材料(导体、半导体、绝缘体、超导体、铁磁材料、介电材料)在电磁场中的响应,包括电导率、介电常数、磁导率、超导临界磁场、铁磁材料的磁滞回线。
应用实例:变压器铁芯(硅钢片磁特性)、电容器电介质(高介电常数材料)、超导电缆(零电阻导电)。
等离子体电磁学
研究内容:等离子体(电离气体)与电磁场的相互作用,包括等离子体振荡、电磁波在等离子体中的传播(如电离层对无线电波的反射)、受控核聚变(托卡马克装置中的磁场约束)。
交叉领域:空间物理(太阳风与地球磁场)、天体物理(星际等离子体)。