电动力学4-3有导体存在时电磁波的传播课件.ppt

3 有导体存在时电磁波的传播有导体存在时电磁波的传播引言引言（1 1）真真真真空空空空或或或或介介介介质质质质中中中中电电电电磁磁磁磁波波波波传传传传播播播播可可可可视视视视为为为为无无无无能能能能量量量量损损损损耗耗耗耗，电磁波无衰减；电磁波无衰减；电磁波无衰减；电磁波无衰减；（2 2）电电电电磁磁磁磁波波波波遇遇遇遇到到到到导导导导体体体体，导导导导体体体体内内内内自自自自由由由由电电电电子子子子在在在在电电电电场场场场的的的的作作作作用用用用下下下下运运运运动动动动，形形形形成成成成电电电电流流流流，电电电电流流流流产产产产生生生生焦焦焦焦耳耳耳耳热热热热，使使使使电电电电磁磁磁磁波波波波的的的的能能能能量量量量不不不不断断断断损损损损耗耗耗耗，因因因因此此此此在在在在导导导导体体体体内内内内部部部部电电电电磁磁磁磁波波波波是是是是一一一一种种种种衰衰衰衰减波；减波；减波；减波；（3 3）在在在在导导导导体体体体中中中中，交交交交变变变变电电电电磁磁磁磁场场场场与与与与自自自自由由由由电电电电子子子子运运运运动动动动相相相相互互互互作作作作用用用用，使使使使导导导导体体体体中中中中电电电电磁磁磁磁波波波波传传传传播播播播不不不不同同同同于于于于真真真真空空空空或或或或介介介介质质质质中中中中电电电电磁磁磁磁波的传播形式。波的传播形式。波的传播形式。波的传播形式。一导体内的自由电荷分布一导体内的自由电荷分布 在在在在变变变变化化化化电电电电磁磁磁磁场场场场中中中中，导导导导体体体体不不不不再再再再处处处处于于于于静静静静电电电电平平平平衡衡衡衡状状状状态态态态，必必必必然然然然有有有有体体体体电电电电荷荷荷荷分分分分布布布布，分分分分布布布布随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化形形形形成成成成电电电电流流流流，产产产产生生生生附附附附加加加加变变变变化化化化电电电电磁磁磁磁场场场场，形形形形成成成成导导导导体体体体内内内内总总总总电电电电磁磁磁磁场场场场分分分分布布布布，又影响又影响又影响又影响 。1静电场中导体上的电荷分布静电场中导体上的电荷分布 静静静静电电电电平平平平衡衡衡衡时时时时，电电电电荷荷荷荷仅仅仅仅分分分分布布布布在在在在表表表表面面面面上上上上，导导导导体体体体内内内内部部部部无电荷，且电场强度垂直导体表面。无电荷，且电场强度垂直导体表面。无电荷，且电场强度垂直导体表面。无电荷，且电场强度垂直导体表面。2变化场情况下的电荷分布变化场情况下的电荷分布本节仅讨论均匀导体。本节仅讨论均匀导体。为为特特征征时时间间或或驰驰豫豫时时间间，表表示示 减减小小到到 所需时间所需时间。3良导体条件良导体条件良导体内良导体内良导体内良导体内 ，电荷仅分布在导体表面薄层内。，电荷仅分布在导体表面薄层内。，电荷仅分布在导体表面薄层内。，电荷仅分布在导体表面薄层内。二导体内的电磁波二导体内的电磁波1基本方程（导体内部）基本方程（导体内部）良良良良导导导导体体体体中中中中电电电电流流流流也也也也在在在在表表表表面面面面薄薄薄薄层内分布，层内分布，层内分布，层内分布，时谐（时谐（定定态态）与介质中相比仅多了与介质中相比仅多了 一项。一项。3 、的意义及表示式的意义及表示式（1）平面电磁波解改写为：）平面电磁波解改写为：-描述波振幅在导体内的衰减程度描述波振幅在导体内的衰减程度衰减常数衰减常数传播常数传播常数-描述波空间传播的位相关系描述波空间传播的位相关系（2）、与与 间的关系式间的关系式 由由？与与 均沿均沿z z轴正方向轴正方向良导体情况下：良导体情况下：（）。）。三穿透深度和趋肤效应三穿透深度和趋肤效应波幅降至原值波幅降至原值 的传播距离的传播距离1穿透深度穿透深度在导体中的平面波为（在在导体中的平面波为（在 情况下）情况下）良导体良导体2 2趋肤效应趋肤效应：对对对对于于于于良良良良导导导导体体体体，当当当当电电电电磁磁磁磁波波波波频频频频率率率率为为为为交交交交变变变变频频频频率率率率时时时时，电电电电磁磁磁磁场及交频电流集中在导体表面薄层。场及交频电流集中在导体表面薄层。场及交频电流集中在导体表面薄层。场及交频电流集中在导体表面薄层。例如，当例如，当例如，当例如，当 兆赫，铜兆赫，铜兆赫，铜兆赫，铜3导体内磁场与电场的关系导体内磁场与电场的关系对良导体对良导体四导体表面上的反射四导体表面上的反射 真空正入射真空正入射，反射系数为反射系数为 反反射射能能流流与与入入射射能能流流之之比（能流大小比（能流大小 ）导体表面单位面积的功耗为：导体表面单位面积的功耗为：定义表面电流密度：定义表面电流密度：在高频情况下：在高频情况下：0 xyzds=dxdy