电磁辐射PPT讲稿.ppt

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1、电磁辐射1第1页，共19页，编辑于2022年，星期日时变的电荷和电流是激发电磁波的源；时变的电荷和电流是激发电磁波的源；天线是能有效地辐射或接收电磁波能量的装置。天线是能有效地辐射或接收电磁波能量的装置。本章讲授内容：本章讲授内容：w 滞后位滞后位w 电偶极子的辐射电偶极子的辐射2第2页，共19页，编辑于2022年，星期日其解为：其解为：8.1 滞后位滞后位yz zxP P 在第在第4章引入了矢量位和标量位：章引入了矢量位和标量位：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3第3页，共19页，编辑于2022年，星期日 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换

2、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 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 的电流或的电流或电荷分布。时间电荷分布。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 传到场点传到场点 所需的时间。所需的时间。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

3、时刻太阳例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该时刻太阳所发出的，而是在大约所发出的，而是在大约8分分20秒前太阳发出的，秒前太阳发出的，8分分20秒内光传播的距离正好秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。是太阳到地球的平均距离。4第4页，共19页，编辑于2022年，星期日时谐电磁场的位函数时谐电磁场的位函数5第5页，共19页，编辑于2022年，星期日 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远小于波长的直线电流元，线上电流是均匀的，且相位相同。元，线上电流是均匀的，且相位相同。代入代入得电偶极子的矢量位得电偶极子的

4、矢量位8.2 电偶极子的辐射电偶极子的辐射yz zxlP P由于电流元由于电流元6第6页，共19页，编辑于2022年，星期日zxy在球坐标系中在球坐标系中7第7页，共19页，编辑于2022年，星期日由此得到电偶极子的电磁场：由此得到电偶极子的电磁场：8第8页，共19页，编辑于2022年，星期日 电偶极子周围的空间划分为三个电偶极子周围的空间划分为三个区域：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9第9页，共19页，编辑于2022年，星期日1、近区场近区场：准静态场准静态场10第10页，共19页，编辑于2022年，星期日（1）电场表达式与静电偶极子的电场

5、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：11第11页，共19页，编辑于2022年，星期日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）：12第12页

6、，共19页，编辑于2022年，星期日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/r 成正比；成正比；远区场具有方向性，按远区场具有方向性，按 sin变化。变化。13第13页，共19页，编辑于2022年，星期日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

7、率14第14页，共19页，编辑于2022年，星期日 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，设电偶，设电偶极子的长度为极子的长度为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）远区场远区场15第15页，共19页，编辑于2022年，星期日（2 2）（3 3）16第16页，共19页，编辑于2022年，星期日习题习题8.1 8.1 设电偶极子天线的轴线沿东西方向放置，在远方有一移动

8、设电偶极子天线的轴线沿东西方向放置，在远方有一移动接收台停在正南方向收到最大电场强度，当电台沿以元天线为中心接收台停在正南方向收到最大电场强度，当电台沿以元天线为中心的圆周在地面移动时，电场强度渐渐减小，问当电场强度减小到最的圆周在地面移动时，电场强度渐渐减小，问当电场强度减小到最大值的大值的 时，电台的位置偏离正南多少度？时，电台的位置偏离正南多少度？北南西东17第17页，共19页，编辑于2022年，星期日解：因为解：因为依题意，可得依题意，可得所以，电台的位置偏离正南的度数为所以，电台的位置偏离正南的度数为18第18页，共19页，编辑于2022年，星期日讲课结束，谢谢同学们！19第19页，共19页，编辑于2022年，星期日