2025年11月7日晚，由北京大学物理学院、北京现代物理研究中心主办的“北京大学物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第四十五期）在北京大学理科教学楼303教室举行。北京航空航天大学教授、电磁兼容与防护全国重点实验室主任苏东林院士应邀讲授“从电磁场基本理论出发：开启电磁发射和敏感检测新认知”。本期讲堂由北京大学物理学院教授、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。

电动力学是现代电子信息技术发展的重要理论基础。电磁域与陆、海、空、天等多重地理空间相互交融，已成为当今世界支撑信息化战争体系运转和作战效能释放的新疆域，电磁兼容与电磁安全也因此成为先期塑势、有效制衡并影响战争局势的关键因素。在电磁场与电磁波构成的“无形”物理空间，全球大国的博弈与竞争正在持续加剧。

电磁兼容是指所有使用电磁频率工作的系统、设备和装置能够在既定工作条件下，确保不因电磁发射或响应而造成不可接受或未预知的性能降级的能力。电磁安全是指人员、系统和设施能够在电磁空间中正常使用电磁资源，不受自身、工作诱导环境和人为电磁环境威胁，确保不发生危险、损害或损失，从而有效规避不可接受的风险。

苏东林将电磁干扰形象地比喻成电子信息系统释放出致命微生物，对人类健康和生态系统构成严重威胁

电磁干扰包括电磁发射和电磁敏感两个方面：前者是指设备使用电磁频谱进行信息和能量传输时，产生并发射电磁场与电磁波，尽管所用频谱可能相同、相邻或不同，仍会造成系统内自扰、体系内互扰等现象；后者则是指设备对电磁发射的抵抗能力。一方面，电磁发射可能影响其他设备正常工作，而另一方面，在强电磁干扰环境下过于敏感会导致设备出现故障、误动作或性能下降，因此在进行电磁兼容性设计时，需要对设备的发射水平和频谱范围加以控制，且考虑使设备不过于敏感。电磁兼容规定了系统的电磁发射和电磁敏感应满足限值要求。

作为电子、电气、电力产品的固有属性，电磁发射和电磁敏感是可预测、可辨识的。对任意产品而言，要满足电磁兼容性要求，唯一可行的做法是将限值要求落实到电气设计原理、结构、布局、工艺、加载条件等与电磁干扰密切相关的因素上。然而，随着材料复合化、元器件集成化、系统综合化、设备模块化及电磁环境多样化，任何微不足道的电磁发射或电磁敏感都可能导致设备失常，甚至系统崩溃。如何有效检测和控制系统的电磁干扰特性、达到电磁兼容目标，进而控制电磁环境效应，最终提升强电磁攻击下系统、体系的电磁安全性，已得到电磁兼容与电磁环境学科，乃至整个电子信息领域愈发清晰的关注。

苏东林坦言，上世纪八十年代我国学者在设计大型电子信息系统时，机械性地遵循电磁兼容行业国际标准，往往陷入头痛医头、脚痛医脚的困境。她向同学们提出两个层面的思维转变：一是在认知层面从治“重病”（即后期测试整改）向治“未病”（即早期正向设计）转变，以基于模型的系统工程理念引领电磁兼容正向设计，并将设计层级从系统级沉至元器件级；二是在理论方法层面从电路思维向电磁场思维转变，以系统工程应用牵引“从无到零”地发现新的科学问题，并在源头解决关键核心技术问题。

她一边讲解，一边在黑板上详细推导麦克斯韦方程组从积分形式到微分形式的过程，通过引入涡旋电场、位移电流等重要概念，及材料本构方程和介质边界条件，利用思维导图清晰地描绘了电场与磁场在时变条件下如何相互激励和耦合、最终形成统一的电磁场，并以电磁波的形式在自由空间或介质中传输能量的物理图景，以及各相关物理量之间的逻辑关系。她以基于麦克斯韦方程组解析交变电偶极子的场为例，帮助同学们梳理了“凝练物理问题，构建数学模型→把握整体性质与局部特性之间的联系→抓住主要矛盾，合理近似处理→在给定的条件下得到特定的解”的研究思路，由此引申出一个重要观点：电磁场理论是描述宏观电磁现象的普遍形式（须考虑系统的几何特性），而电路理论只是电磁场理论在一定条件下的简化形式（假定系统由集总参数元件组成）。

信手拈来的板书源于苏东林自1987年起为本科生讲授“电磁场理论”课程的积淀和深刻理解

怎样才能将电磁兼容从“玄学”转变为科学呢？苏东林说，靠的是奔赴真现场、了解真需求、寻找真方法、解决真问题。她带领团队以航空装备为突破口，潜心耕耘近四十年，探索出一套卓有成效的系统级电磁兼容性设计方法，例如：在国际上首次提出电磁发射四要素理论，通过构建由表征模拟信号、数字信号、脉冲信号、失配信号的物理量组成的要素集，揭示了大型电子信息系统电磁发射产生机理与物理激励源之间的内在联系；自主研制国际上第一套电磁兼容传导敏感性时域测试系统，针对电子信息系统中四类电磁敏感的本征特性及产生机理，提出检测产品电磁敏感天然缺陷的“5（种基本信号）+X（种拓展信号）”激励信号集，保障无人驾驶电动车、系留照明无人机、高精度卫星定位接收机等安全运行；发明了电磁兼容性平台级定量化设计、体系级动态复合设计、电磁干扰源精准辨识等关键核心技术，研发了电磁兼容性工程设计评估系统和多平台级外场测试系统，并在陆、海、空、天、电领域规模化应用。此外，她和团队针对元器件级/板卡级电磁发射、电磁敏感、电磁易损特性及检测需求，在建模、评估、协同设计等理论研究方面取得系统性突破，全自主研发的元器件电磁发射/敏感/易损性检测平台在频率覆盖范围、脉冲宽度等关键核心技术指标上对标且超过国际先进水平，提升了我国在元器件电磁安全领域的原始创新能力和核心竞争力。

课后，苏东林就百年物理学的启示、真实电磁环境的感知和重构、“电磁科学+人工智能”的机遇场景、分离变量法的基本思想和适用条件等跟同学们分享了自己的思考与心得。

电磁场理论太难了？不，它具有严谨与简洁之美

电子学院副院长、光子传输与通信全国重点实验室副主任王兴军教授，物理学院副院长杨振伟教授，核物理与核技术全国重点实验室季伟助理教授和物理学院博士研究生培优计划2023、2024级部分入选者等现场出席。

苏东林（一排右三）、高原宁（一排左一）勉励同学们以“矢志不渝、敢为人先、攻坚克难、电磁报国”精神持续发力，在创新创造上久久为功