电磁场与电路学科主要包括: 电磁场与多物理场、电路及其应用、电磁测量与传感、静电理论与防护、电磁兼容、极端条件下的电磁基础, 以及 无线电能传输 7个研究分支领域,其中前3个分支偏共性基础,后4个分支偏应用基础。
1.电磁场与多物理场
主要用于探究涵盖材料、器件、装备与系统中的多尺度电磁过程与规律,以及以电磁场为核心、相互共存且耦合作用的多物理场耦合机制与计算分析方法,旨在突破多学科交叉的基础理论与技术瓶颈。本分支主要研究方向包括: 计算电磁学 (电磁问题的科学建模、精确快速的计算方法和高效计算机资源利用的软硬件技术等)、 多物理场耦合 (多尺度下的多物理场非线性耦合分析,包括电磁-力、电磁-热、电磁-流动等)及 电工材料建模方法 (电工材料的多尺度分析方法、唯象建模方法、矢量或张量建模方法、模拟服役工况的建模方法等)。
2.电路及其应用
主要面向电类相关问题的理论研究,研究对象涵盖电力系统、电力电子电路、电路与系统、信号处理、极大规模集成电路、片上系统与网络等。随着我国“双碳”目标的提出和全球能源结构转型的快速推进,以电能为核心的能源转化与绿色、高效综合利用需求日趋迫切,本分支方向也面临诸多新的科学问题,呈现出若干新的主要研究方向,包括: 新型电路元器件建模、考虑时间与空间尺度的电网络快速计算、非线性电路动力学分析、电路故障诊断 以及 能量信息系统。
3.电磁测量与传感
主要是根据电路理论和电磁场理论,利用传感器、电工仪表和磁测量仪器实现各种电学量测量、磁学量测量和一些非电量的电测量的技术。面向“双碳”战略和“十四五”的“智能制造”“绿色制造”目标,装备制造、能源电力、石油化工、矿产冶金等产业将朝着清洁、高效、智能化方向发展,依赖于更为精细、更为完备的工业系统监测与控制,在准确度等综合性能及可靠性等方面对测量与传感技术提出了更高要求。为此,本分支亟需从理论、方法、技术、设备等方面展开探索,推动电磁测量与传感技术的进步与革新。重点发展方向包括: 新型传感技术、量子化溯源技术、智能化传感技术 等。
4.静电理论与防护
主要涉及避免静电危害发生的静电起放电控制技术、静电安全防护理论与方法和基于静电作用机理的应用技术。本分支主要研究方向包括: 极端环境下 (空间强紫外辐射、等离子体和高能电子辐照等) 静电模拟测试与防护、复杂环境下静电放电探测与大数据分析、微纳系统静电起电机理与防护以及静电环保和医学应用 等。
5.电磁兼容
主要研究在各类电磁环境下,各种用电设备内部、设备之间,以及与周边设施、生态等可以共存并不致引起性能降级的原理、方法和技术,其不仅包括设备内部各部件之间、设备之间、系统之间的相互兼容,还包括与周边生态和人居环境之间的相互兼容,以及信息安全和对恶意电磁干扰的防护。根据“双碳”战略和“十四五”智能制造发展规划目标,电力系统、交通系统、航空航天系统、舰船系统都不断朝着电气化和智能化等方向发展,对其电磁兼容研究提出了更高要求。此外,日益现实的电磁干扰威胁也要求各类系统考虑高功率电磁脉冲防护问题。电磁兼容研究具有鲜明的行业和技术特色,不同行业对电磁兼容研究的要求不尽相同,主要发展方向包括: 电力系统的电磁兼容、轨道交通系统的电磁兼容、航空航天系统的电磁兼容、舰船系统的电磁兼容, 以及 高功率电磁脉冲效应与防护 等。
6.极端条件下的电磁基础
主要研究极端环境条件、极端使用条件和产生极端试验条件过程中相关电工装备的电磁基础问题,已成为电磁场与电路学科极具发展潜力的一个研究分支。本分支研究方向主要包括: 极端环境下特种装置 (磁约束核聚变、超高功率电磁脉冲装置等)、 极端环境下电磁场与物质相互作用 (极高速磁悬浮、电磁发射与磁等离子空间推进器等),以及 极端电磁场源产生 (近零磁场、极高稳态和脉冲磁场等)等方面的电磁问题。
7.无线电能传输
主要研究如何利用空间中电磁场耦合或电磁波传播来实现电能由发射端无接触传递到接收端的传输与转换,是目前电气工程领域最活跃的学科之一。本分支主要研究方向包括: 无线电能传输新原理与新方法、基于电磁近场耦合原理的无线电能传输、基于电磁远场传播原理的无线电能传输、无线电能传输的电磁效应与防护方法 等。鼓励与航空航天、材料科学与工程、纳米电子、生物医学工程和人工智能等学科的交叉研究,促进无线电能传输新原理与新方法的前沿探索性研究。