電磁場的輻射

電磁場的輻射1第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月§11.1交變場的滯后位含義：交變場中某點(diǎn)的標(biāo)量位或矢量位并不與“源”同步變化,場點(diǎn)變化落后于源點(diǎn)變化.了解滯后位——先看兩個方程——交變場中有關(guān)“動態(tài)矢量位”和“動態(tài)標(biāo)量位”的方程類比靜態(tài)場中的位：電位、矢量磁位、標(biāo)量磁位書§6.10小節(jié)2第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月對于靜態(tài)場標(biāo)量電位矢量磁位對于交變場標(biāo)量位矢量位——洛倫茲條件3第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月達(dá)郎貝爾方程的源是的源是場量方程：關(guān)于標(biāo)量位的偏微分方程關(guān)于矢量位的偏微分方程——若是靜態(tài)場，則方程變?yōu)?4第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月用簡化的方法求解標(biāo)量位與矢量位把場源拆分成基元極小的線電荷、面電荷、體電荷則每個基元可當(dāng)作點(diǎn)電荷來近似處理用時變場與靜態(tài)場比照的方法得出時變點(diǎn)電荷周圍的位分布把基元所得結(jié)果整合——積分，

從而得出整個場源周圍的位分布5第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月求解時變點(diǎn)電荷周圍的位與場空間除點(diǎn)電荷外無源，方程變?yōu)辇R次.設(shè)點(diǎn)電荷q在原點(diǎn)，由對稱性設(shè)在球坐標(biāo)下展開方程得其中是傳播速度.其解在第7章已經(jīng)討論過:這是1維波動方程6第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月既然研究輻射，就必須是行波。所以只研究：比照：靜電場中靜止電荷的電位靜態(tài)場時變場7第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月為源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離.若點(diǎn)電荷位于坐標(biāo)為(x’,y’,z’)的r’處,則由此可見,標(biāo)量位的變化比源的變化滯后.滯后的這段時間t0正是電磁波從源點(diǎn)傳播到場點(diǎn)所需的時間t0=R/v滯后位空間中某點(diǎn)在某時刻的場位，是由前(r/v)時刻場源信號決定的.8第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月時諧場(以波源是體電荷為例)忽略時間因子ejwt9第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月對交變電偶極子的另一種描述電偶極子是非常短的孤立線電流元dl是長度,dl<<l以至于可認(rèn)為其上各點(diǎn)的電流等幅同相隨電荷的流動在其兩端必然出現(xiàn)等值異性電荷一端為+q,另一端則為-q,其電量的大小及正負(fù)都隨時間變化恰似隨時間而變化的兩個“電極”。10第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月§11.2電偶極子的位與場思路:11第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子的矢量位:12第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月從柱坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為球坐標(biāo)所以13第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月15第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月動畫演示16第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月近區(qū)場注意其中的虛單位j電場和磁場總有相差90o近區(qū)場的坡印廷矢量的平均值總是……所以,近區(qū)場又稱為感應(yīng)場。近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播。17第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月遠(yuǎn)區(qū)場它們形成了有功功率密度,即遠(yuǎn)區(qū)場形成了向外(往正r方向)傳播的能量。所以,遠(yuǎn)區(qū)場又稱為輻射場。電場與磁場同相位坡印廷矢量的平均值總是……18第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子的能流與功率叉乘的方向：循環(huán)置位法19第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子的輻射功率20第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子的輻射功率請請請大家課后動手推導(dǎo)21第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子的輻射電阻輻射功率增加，輻射能力增強(qiáng)。增加dl、減小波長λ、升高f,則輻射電阻Rr增大，請課后閱讀例11.2、例11.3。22第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月方向性因子與方向性圖方向性因子是天線遠(yuǎn)區(qū)場表達(dá)式中與自變量q、f有關(guān)的函數(shù)方向性圖