单元偶极子的电磁场..ppt
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单元偶极子的电磁场..ppt
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8.2单元偶极子的电磁场,8.2.1电偶极子的辐射,一、天线的形成,以平行板电容器和长直载流螺线管为例可知,即增加电容器极板间距d,缩小极板面积S,减少线圈数N,就可达到上述目的,具体方式如图所示。
图8.2.1电偶极子天线的形成的演示,从LC电路的振荡频率式可知,要提高振荡频率,就必须降低电路中的电容值和电感值。
二.电磁辐射的过程,当电偶极子p=qd以简谐方式振荡时向外辐射电磁波,图8.2.2电偶极子天线,可见,开放的LC电路就是大家熟悉的天线!
将原来储存在电感电容中的电磁能量释放到空间中,当有电荷(或电流)在天线中振荡时,就激发出变化的电磁场在空中传播。
某一瞬间E线与H线在空间的分布,动态描述单元偶极子天线辐射形成的过程,远离天线P点的动态位为:
8.2.2单元偶极子的电磁场,单元偶极子天线的磁矢量,1.天线尺寸远小于电磁波波长,在天线导线上不计推迟效应,单元偶极子是指一段载流导线,满足下列条件:
2.天线尺寸远小于场点到天线的距离,可以认为场中任意点与导线上各处的距离相等。
3.研究正弦电磁波:
在球坐标系中,的三个分量为,磁场求解,电场求解,单位偶极子的电磁场,1.单位偶极子的近区场,电偶极子的近区E与H线的分布,定义:
的区域为近区场区域,只考虑保留公式中的,特点:
无推迟效应;,电场与静电场中电偶极子的场相同,磁场与恒定磁场中元电流的场相同,似稳场。
近区场量,对比静电场中电偶极子电场:
静电场项,感应项,近区内主要是电磁能量交换,忽略波的传播(辐射)。
电场与磁场相位相差,2.远区(亦称辐射区),因为,含有的高次项忽略,特点:
辐射区电磁场有推迟效应,为TEM波,与在空间互相垂直,且垂直于传播方向,在时间上与同相位,平均坡印亭矢量不为零,且指向沿r方向,说明远区场是沿径向朝外传播的,有能量沿径向朝四周辐射出去。
相位相同的点连成的面称为等相位面,辐射区的电磁波为球面波。
在等相面上,由于场量的振幅与有关,因此它是非均匀球面波。
与之比为一常数,有阻抗量纲,定义为媒质的本征阻抗或波阻抗,自由空间的波阻抗为:
及与距离r成反比,因此比近区场衰减慢得多。
因为电磁波是以球面波形式向四周扩散,a随着r的增大,能量分布到更大的球面上。
当时,电磁波便消失了。
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