9电磁波的辐射New.ppt

核心内容 * 达朗贝尔方程 (Dalangbaier Eguation) 9.1 动态位及其积分解 9.1.1 动态位及其微分方程 仍从电磁场基本方程组出发, 经整理后，得 称为动态位（potential of Kinetic State）。 由 由 （2） （1） 洛仑兹条件（规范） 定义A 的散度 2) 若场不随时间变化，波动方程蜕变为泊松方程 ? 简化了动态位与场源之间的关系，使得A单独由J决定，j单独由r决定，给解题带来了方便； ? 洛仑兹条件是电流连续性原理的体现。 1） 洛仑兹条件（Luo lunci Condition)的重要意义 这是非齐次波动方程 达朗贝尔方程 (Dalangbaier Eguation) 洛仑兹条件 ? 确定了 的值，与 共同唯一确定A； 达朗贝尔方程 (Dalangbaier Eguation) 9.1.2 达朗贝尔方程的积分解 以位于坐标原点时变点电荷为例，然后推广到连续分布场源的情况。 1）通解的物理意义： f1 在 时间内经过 距离后不变,说明它是以有限速度 v 向 r 方向传播，称之为入射波。 式中 具有速度的量纲 ，f1，f2 是具有二阶连续偏导数的任意函数。 （除q点外） 有 图4.3.1 的物理意义 由此推论，时变点电荷的动态标量位为 可以证明：该解满足齐次波动方程。 在无限大均匀媒质中没有反射波，即 f2=0。 它表明： f2 在 时间内, 以速度v 向( -r )方向前进了 距离,故称之为反射波。 2）解的表达式 连续分布电荷产生的标量位可利用迭加原理获得 无反射 图4.3.2 波的入射、反射与透射 当点电荷不随时间发生变化时，波动方程蜕变为 ，其特解为 当场源不随时间变化时，蜕变为恒定磁场中的磁矢位A。 ? 电磁波在真空中的波速与光速相等。光也是一种电磁波。 ? 达朗贝尔方程解的形式表明：t 时刻的响应取决于 时刻激励源的情况。 故又称 A、 为滞后位（Retarded Potential）。 它表明： f1是一个以速度 沿 r方向前进的波。 若激励源是时变电流源时，仿上述方法推导，得到A的表达式 （无反射） ? 电磁波是以有限速度传播的，这个速度称为波速 m/s ? 它具有速度的量纲；且通解中的 经过 后得以保持不变，必有自变量不变，即 9.1.3 达朗贝尔方程的复数形式及其解 或 称为似稳条件。 ? 方程的特解形式为： 式中， 称为相位常数，单位为rad/m。 ? 表示A与 的滞后相位，故亦称滞后因子。 —— 滞后时间， ——滞后相位，故 ——相位常数。 表明时变电磁场的瞬时分布规律分别与静电场和恒定磁场相同，称之为似稳场。 ? 当 时， 可以不计滞后效应，解的形式与恒定磁场、静电场相同 9.2 电磁辐射 什么是辐射？ ? 电磁波从波源出发，以有限速度?在媒质中向四面八方传播，一部分电 磁波能量脱离波源而单独在空间波动，不再返回波源，这种现象称为辐射。 研究内容： ? 辐射是有方向性的，希望在给定的方向产生指定的场。 ? 辐射过程是能量的传播过程，要考虑天线发射和接收信号的能力。 ? 研究辐射的方向性和能量传播的前提是掌握辐射电磁场的特性。 ? 辐射的波源是天线、天线阵。发射天线和接收天线是互易的。天线的几何形状、尺寸 是多样的，单元偶极子天线（电偶极子天线和磁偶极子天线）是天线的基本单元，也是最简单的天线。 工程上的实际天线 9.2.1 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。 　 可见，开放的LC电路就是大家熟悉的天线！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。 图4.6.1 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、开放电路，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4.6.2 电偶极子天线 右图是 E 线