文档详情

电磁场与电磁波的基本原理.ppt

发布:2025-02-27约2.13万字共207页下载文档
文本预览下载声明

图1―4―5第127页,共207页,星期日,2025年,2月5日将上式代入式(1―4―28)得?(1―4―30)?则回路l1对回路l2的互感为(1―4―31)?可以证明:M21=M12=M。第128页,共207页,星期日,2025年,2月5日式(1―4―21)和式(1―4―31)相比较可知导线回路的外自感就等于导线几何轴线l1构成的回路与内侧边线l2构成回路间的互感。例题1―4―2设双线传输线间的距离为D,两导线的半径均为r(Dr)。求每单位长度的外自感。解:如图1―4―6所示。假设A和B两导线中的电流分别为I和-I,则根据安培定律,可求得在垂直于两导线的平面上,且与导线A相距为x处的磁通密度为第129页,共207页,星期日,2025年,2月5日第130页,共207页,星期日,2025年,2月5日图1―4―6与单位长度传输线相交链的磁通为?于是,单位长度的电感为?第131页,共207页,星期日,2025年,2月5日1―5平面电磁波一、理想介质中的均匀平面波所谓理想介质是指线性、均匀、各向同性的非导电媒质。在理想介质的无源区域(即ρ=0,J=0)中的麦克斯韦方程为(1―5―1)第132页,共207页,星期日,2025年,2月5日将上式第一式两边取旋度,即将式(1―5―1)的第二式代入上式,得到利用矢量恒等式又因于是得到(1―5―2)第133页,共207页,星期日,2025年,2月5日同理,将式(1―5―1)的第二式两边取旋度,采用上面相同的方法得到?(1―5―3)式(1―5―2)和式(1―5―3)为理想介质中电场和磁场的波动方程。这个方程为矢量波动方程,若取直角坐标系,则分别可以定出x、y和z方向三个标量波动方程。但由于讨论的电磁波为均匀平面波,波阵面内各点场强相等,若假设电磁波的传播方向为z方向,横向电场取向为x方向,则横向磁场取向定为y方向,即Ey=Hx=0。而且有第134页,共207页,星期日,2025年,2月5日对于时变电磁场若要满足上式则必有Hz=0和Ez=0。可见在无限大理想介质中的平面波没有电磁场的纵向分量,这种电磁波称为横电磁波或TEM波。于是两个矢量波动方程简化为以下两个标量波动方程并将上式代入式(1―5―1)第一和第二式分别得到和第135页,共207页,星期日,2025年,2月5日对于正弦变化的均匀平面波,上式用复数表示,即为复数形式的波动方程。又称亥姆霍茨方程。即(1―5―4)?(1―5―5)第136页,共207页,星期日,2025年,2月5日若令ω2με=k2,则(1―5―6)如果只考虑向正z轴方向传播的波时,式(1―5―6)波动方程解的复数形式为将上式写成瞬时形式为?(1―5―7)第137页,共207页,星期日,2025年,2月5日图1―5―1第138页,共207页,星期日,2025年,2月5日上式表明,理想介质中的均匀平面波沿着电磁波的传播方向振幅不变、相位不断滞后。如图1―5―1所示。等相位面移动的速度为电磁波的相速度。电磁波的等相位方程为ωt-kz=常数上式对t微分,即可求得电磁波的相速度为?(1―5―8)?第139页,共207页,星期日,2025年,2月5日并等于媒质中的光速。相速、频率和波长的关系为(1―5―9)可见媒质中电磁波的波长也和媒质特性有关。Λ0为自由空气中的波长,亦称为工作波长。电场强度和磁场强度的关系,可由麦克斯韦方程的旋度式得到(1―5―10)?第140页,共207页,星期日,2025年,2月5日对于匀均平面电磁波,上式变为其复数形式为?(1―5―11)比值η称为理想介质中的均匀平面电磁波的波阻抗。它完全决定于媒质特性参量。在空气媒质中的波阻抗为(1―5―12)第141页,共207页,星期日,2025年,2月5日由此可见,理想介质中的波阻抗是个实数,表明空间某一点的电场和磁场在时间上是同相的。下面讨论理想介质中平面电磁波的能流密度矢量,即复数坡印亭矢量。

显示全部
相似文档