电磁场与电磁波 (5)优秀PPT.ppt

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1、电磁场与电磁波(5)1现在学习的是第1页，共17页 产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电 磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和 效率。效率。天线的型式可分为线天线和面天线。天线的型式可分为线天线和面天线。本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用叠加本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用叠加 原理求解线天线和阵列天线的辐射问题。原

2、理求解线天线和阵列天线的辐射问题。2现在学习的是第2页，共17页本章内容：本章内容：q 滞后位滞后位q 电偶极子的辐射电偶极子的辐射3现在学习的是第3页，共17页其解为：其解为：8.1 8.1 滞后位滞后位yz zxP P 在第在第4 4章引入了动态矢量位和动态章引入了动态矢量位和动态标量位：标量位：在洛伦兹条件下，其方程为在洛伦兹条件下，其方程为滞后位滞后位4现在学习的是第4页，共17页 换言之，观察点处位函数随时间的变化总是滞后于源随时间的变化。换言之，观察点处位函数随时间的变化总是滞后于源随时间的变化。滞后的时间是电磁波从源所在位置传到观察点所需的时间，故称为滞后的时间是电磁波从源所在位

3、置传到观察点所需的时间，故称为滞后位滞后位或或推迟位推迟位。物理意义物理意义：时刻时刻 t 空间任意一点空间任意一点 r 处的位函数并不取决于该时刻的电流和处的位函数并不取决于该时刻的电流和电荷分布，而是取决于比电荷分布，而是取决于比 t 较早的时刻较早的时刻 的电流或电荷的电流或电荷分布。时间分布。时间 正好是电磁波以速度正好是电磁波以速度 从源点从源点 传到场传到场点点 所需的时间。所需的时间。例如例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该时刻太阳所发出的，而是在大约时刻太阳所发出的，而是在大约8 8分分2020秒前太阳发出的，

4、秒前太阳发出的，8 8分分2020秒内秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。5现在学习的是第5页，共17页时谐电磁场的位函数时谐电磁场的位函数6现在学习的是第6页，共17页 电偶极子是一种基本的辐射单元，是长度电偶极子是一种基本的辐射单元，是长度 l 远小于波长的直线电流元，远小于波长的直线电流元，线上电流是均匀的，且相位相同。线上电流是均匀的，且相位相同。由于电流元由于电流元代入代入得电偶极子的矢量位得电偶极子的矢量位8.2 电偶极子的辐射电偶极子的辐射yz zxlP P7现在学习的是第7页，共17页zxy在球坐标系中在球坐标系中8现在学习的是第

5、8页，共17页由此得到电偶极子的电磁场：由此得到电偶极子的电磁场：9现在学习的是第9页，共17页 电偶极子周围的空间划分为三电偶极子周围的空间划分为三个区域：个区域：近场区近场区 远场区远场区 过渡区过渡区远区场远区场近区场近区场中间场中间场10现在学习的是第10页，共17页1 1、近区场、近区场：准静态场准静态场11现在学习的是第11页，共17页（1）电场表达式与静电偶极子的电场表达式相同；磁场表达式电场表达式与静电偶极子的电场表达式相同；磁场表达式 与用毕奥一萨伐定律计算的恒定电流元产生的磁场表达式与用毕奥一萨伐定律计算的恒定电流元产生的磁场表达式 相同。因此称其为相同。因此称其为似稳场似

6、稳场或或准静态场准静态场。（2）电场和磁场存在）电场和磁场存在 2的相位差，能量在电场和磁场以及场的相位差，能量在电场和磁场以及场 与源之间交换，没有辐射，所以近区场也称与源之间交换，没有辐射，所以近区场也称感应场感应场。近区场的特点近区场的特点：12现在学习的是第12页，共17页2 2 2 2、远区场、远区场、远区场、远区场（辐射场）（辐射场）（辐射场）（辐射场）：13现在学习的是第13页，共17页z zyyx电偶极子的方向图电偶极子的方向图 远区场的特点远区场的特点：远区场是横电磁波，电场、磁场和传播方向相互垂直远区场是横电磁波，电场、磁场和传播方向相互垂直远区场电磁场振幅比等于媒质的本征

7、阻抗远区场电磁场振幅比等于媒质的本征阻抗远区场是非均匀球面波，电磁场振幅与远区场是非均匀球面波，电磁场振幅与1/1/r r 成正比成正比远区场具有方向性，远区场具有方向性，按按 sin变化变化14现在学习的是第14页，共17页辐射功率辐射功率辐射电阻辐射电阻 辐射电阻低辐射电阻低平均功率流密度为平均功率流密度为 远区场的辐射功率远区场的辐射功率15现在学习的是第15页，共17页 例例8.2.1 频率为频率为10MHz的功率源馈送给电偶极子的电流为的功率源馈送给电偶极子的电流为25A，设，设电偶极子的长度为电偶极子的长度为50cm，试计算：，试计算：（1）赤道平面上离原点）赤道平面上离原点10km处的电场和磁场；处的电场和磁场；（2）r=10km处的平均功率密度；处的平均功率密度；（3）辐射电阻。）辐射电阻。解解：（1 1）远区场远区场16现在学习的是第16页，共17页（2 2）（3 3）17现在学习的是第17页，共17页