第0章 開宗明義.

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1 第0章 開宗明義

2 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

3 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

4 電磁波的定義 電磁波：隨時間變化的電磁場 場 電磁場(Electromagnetic Field) 波：隨時間變化的量 時間與空間的函數
例：溫度場 電磁場(Electromagnetic Field) 電場、磁場隨時間變化時，會互相影響，必須一起討論 比較：靜電場和靜磁場都與時間無關 波：隨時間變化的量

5 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

6 靜電和靜磁 靜電 古希臘時代：發現獸皮和琥珀摩擦產生靜電 靜磁 中國古代：慈石召鐵、羅盤

7 十九世紀的電磁研究 Volta：電池 Oersted：發現有電流的導線會使羅盤偏向 Ampère：建立電流產生磁場的說法 Faraday
思考電能生磁，磁能不能生電 發現線圈中放一根磁鐵，磁鐵抽出或放入時線圈中都有電流產生(原先沒有電流) 完成許多實驗，提出力線和場的概念

8 Maxwell方程式(1851年) 將前人的結果數學化 擴充Ampère定律 後人發現Maxwell方程式需要不尋常的數學
發展出「向量分析」 向量分析可以說是一種速記 節省計算書寫時間 明白表出許多現象 可以說是電磁學的語言

9 Maxwell方程式的影響 歸納前人研究的結果 演繹出前所未知的事實 Maxwell由方程式中看出電磁波的存在
1887年Hertz實驗證實有電磁波 利用火花放電和感應線圈分別發射、接收電磁波

10 Marconi 實驗(1901年 ) 利用電磁波橫越大西洋進行通信 接收天線(風箏)在紐芬蘭 發射天線在英國

11 Appleton和Barnett 發現電離層(1924年 )
利用天空反射波和地波的干涉現象，證實地球外圍有一圈電離層，可以反射電波使電波傳得很遠 得到諾貝爾獎 電離層反射電波示意圖

12 雷達的發明(1940年代) 二次大戰爆發。英國處於德國轟炸機的陰影之下 由Watt爵士領導，快速地完成雷達的製造，挽救了英倫三島
目前仍是人類戰爭與和平期間最得力的工具

13 無線電天文學的誕生 二次大戰結束，英國研究用雷達閒置，開放給學生使用 有人竟然收到無線電星Pulsar的信號 出現無線電望遠鏡
促成無線電天文學的發展

14 現代電磁波應用 傳達訊息 探測環境 應用電磁波範圍擴及紅外線和可見光 人造衛星與海底光纜 基地台與無線區域網路 人造衛星 同樣用於通訊和遙測
拍攝颱風動態、全球定位、偵察敵人飛彈部署、探查地下礦產和資源 應用電磁波範圍擴及紅外線和可見光 同樣用於通訊和遙測

15 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

16 課程目的 給有志鑽研電磁波的同學紮好根基 學到電機工程師所所應瞭解的電磁波常識

17 討論課題 傳輸線(電路觀點) Maxwell方程式 平面電磁波 傳輸線(電磁場觀點) 導波管與光學纖維 天線

18 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

19 先修知識 假設已有基本電路學的知識，含基本常係數微分方程[附錄A加強相量及交流電路] 大一基本物理學(少量) 高中數學之複數觀念(少量)
偏微分方程用到時解說(少量) 需要複習向量分析(中等) [附錄B]

20 綱要 0-1 電磁波的定義 0-2 電磁波研究的沿革、貢獻與展望 0-3 課程目的及內容安排 0-4 所需先修知識 0-5 本章總結

21 本章總結 電磁波的定義 電磁波的沿革、貢獻和展望 課程目的、內容 所需背景知識 場的意義，時間因素的影響 Maxwell方程式
Hertz 實驗 通訊與遙測的應用 課程目的、內容 所需背景知識