(完整word版)電磁振蕩與電磁波(word文檔良心出品)

1、第十二章電磁波本章基本要求了解電磁波的性質。§ 12-1 電磁振湯A R 振蕩電路1.電磁振蕩最簡單的LC回路（無阻尼自由振蕩電路）K一 B, e 對 C充電，一 Q0K-A, C上的q,電路中的I都將作周期性振蕩電磁振蕩。 理想情況：無阻尼自由電磁振蕩。如上圖，IQWWm都作周期性振澡"I =0,"T,I =I0 tJ, I =0，Q =Q04 Q =02 Q - Qo3.與彈簧振子類比（力、電對比）類比：q、 x, We- Ep, Wm、 Ek電磁振蕩方程1.力電對比法:q1 o電場目匕：W4 =,彈性勢能： Wp =- kx , 1 212磁場能：Wm=LI

2、2,動能：Ek=mv2 22Cp 21,一 .q :-x,k, Q0 :AC與振動方程類比:2.d2xdtI 2d2qdt2分析:Uc解：x = Acos( t :)LCdtdt解：q = Q0 cos( t :) = -Ld2qdt2LCdt,2 d q q-2"一GO =/ ,LC3.電磁振蕩的周期和頻率電流：I3T-Q0 sin( . t :) = I0 cos( t )24.電磁場的能量電場能:We2_q-2Qo磁場能:總能量:2C2Ccos2( t ：)LIW =WeWmLI_ 2Qo22Csin2( t :)2Qsin2( .t )2C電磁場能量守恒§122 電

3、磁波.電磁波的產(chǎn)生與傳播1. 波源：振蕩偶極子要求：振蕩LC回路開放能向外輻射能量 頻率高。輻射功率:開放式振蕩電路一天線一振蕩偶極子:p = ql = lQ 0 cos( t +中:)=p0 cos( t : )2.傳播：變化的磁場激發(fā)電場：變化的電場激發(fā)磁場：設電磁波源為交變的電流或電場，則：交變的電場激發(fā)交變的磁場，交變的磁場又激發(fā)交變的電場如圖，E,H,r相互垂直，由麥克斯韋方程組可算得：2一 J p0 1 sin -rE(r,t) = p0cos (t -)4二 rup0 2sinrH(r,t)= cos (t )4二 ru1為球面波方程。式中，u =；=,為電磁波速。很大時，振幅中

4、的及sin日可看作恒量，則：rE = E0 cos (t )u為平面簡諧波方程rH =H0cos (t -) u.平面電磁波的性質1. 電磁波是橫波；2. E和H振動的相位相同;3. E H的量值關系：ElE = J«H4.沿給定方向傳播的電磁波，E和H分別在各自的平面上振動（偏振性）5.電磁波的傳播速度取決于媒質的性質:6.電磁波的頻率等于振蕩電偶極子的頻率,E和H的振幅都與頻率的平方成正比。電磁波的能量輻射能：以電磁波的形式傳播的能量;能量密度：w = we wm2.能流密度S （坡印廷矢量，輻射強度）：單位時間內(nèi)通過垂直于傳播方向的單位面積 的輻射能。W = w dA dl =

5、 w dA udtc W wdAudtS = dA dt dA dt)u = EHdA(-u)S = EH16二 2 r4 sin 12 r2 COs '( t -)udl = udt平均能流密度:STSdtT 01 ),冒T0一3242 -口 p0, sin -2 216 r2 cosr(t -)dtu2 232 r3.輻射功率:單位時間內(nèi)輻射出去的能量P = Sd： = Sr2 sin 汨曲：=_ 24 -2 -P0 sin 12 216 rcos2 (t - r )r2 sin-d-d :uP 二 f'4 cos2r'(t -) u24J P0 , 112 二 u例1 .某廣播電臺的平均輻射功率 P = 15KW，假定輻射出去的能流均勻地分布在以電臺為中心的半個球面上。1)求離電臺r =10Km處的輻射強度；2)若r=10Km處的 電磁波可看作平面波，求該處的電場強度的磁場強度的振幅。解：1) S =2.39 10 ”(J m -2 s1 )2) E0 = 0.134(Vm), c ；。H0= _2S-= 4.47 父10弋 Am)*0§123電磁波譜(略)本章小結1、電磁波的產(chǎn)生。2、電磁波的性質：(1) 電磁波是橫波，電矢量 E與磁矢量H都與電磁波的傳播方向垂直。(2) E與H