《第八章 电磁辐射-精品文档资料整理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章 电磁辐射-精品文档资料整理.ppt（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院1第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院2 产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电 磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。 对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和 效率。效率。 天线的型式可分为线天线和面天线。天线的型式可分为线天线和面天线。 本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用叠加本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用
2、叠加 原理求解线天线和阵列天线的辐射问题。原理求解线天线和阵列天线的辐射问题。第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院3本章内容：本章内容：q 滞后位滞后位q 电偶极子的辐射电偶极子的辐射第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院41( ,)1( , )d41( ,)( , )d4VVr trrvr tVrrJ r trrvA r tVrrAB tAE其解为：其解为：8.1 8.1 滞后位滞后位yz zxP PrrVrrVd 在第在第4 4章引入了动态矢量位和动章引入了动态矢量位和动态标量位：态标量位：222222tt AAJ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第8章
3、电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院5 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，故称为间，故称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 r 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 从源从
4、源点点 传到场点传到场点 所需的时间。所需的时间。/rrv/ttrrvr1/vr 例如例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是：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，而是在大约该时刻太阳所发出的，而是在大约8 8分分2020秒前太阳发出的，秒前太阳发出的，8 8分分2020秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院6 e1d4ed4jkVjkVVVrrrrrrrrJ rA rrr BAj EA2222kk AAJ时谐电磁场的位函数时谐电磁场的位函数第8章电磁场原理电磁
5、场原理茂名学院茂名学院7 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 远小于波长的直远小于波长的直线电流元，线上电流是均匀的，且相位相同。线电流元，线上电流是均匀的，且相位相同。dddzzIVS zI zSJee由于电流元由于电流元e( )d4jkrVrVrJA代入代入得电偶极子的矢量位得电偶极子的矢量位8.2 电偶极子的辐射电偶极子的辐射yz zxlP Pre( )d4jkrzCrI zrAeede44jkrjkrzzCIIlzrree第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院8( )coscose4jkrrrzIlArA eAr( )sinsine4jkr
6、zArA eIlAr 0),(eAtrAzxyrAAA 在球坐标系中在球坐标系中第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院9ArrAArerererAHrrsinsinsin112HrrHHrerererjHjErrsinsinsin112jkrkrkrjIlkee )(14sin223323232cos1sin1ee4()()4()()jkrjkrrk Iljk Iljjeekrkrkrkrkr由此得到电偶极子的电磁场：由此得到电偶极子的电磁场：第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院10 电偶极子周围的空间划分为三电偶极子周围的空间划分为三个区域：个区域： 近场区近场区 远场区远场区 过
7、渡区过渡区1kr1kr远区场远区场近区场近区场中间场中间场2200sin1e4()rjkrHHk IljHkrkr3233232cos1e4()()sin1e4()()0jkrrjkrk IljEkrkrk IljjEkrkrkrE第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院1123111, e1()()jkrkrkrkr1kr1 1、近区场、近区场：qjIjkrjkrjkrrkrkrjIlkHkrjkrkrjIlkEkrjkrIlkEe )(14sine )()(14sine )()(14cos2223233232334sin4sin2cosrIlHrIljErIljEr233334sin2s
8、in4sin2cos2cosrIlHrprqlErprqlEeer准静态场准静态场第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院120Re21*HESav（1）电场表达式与静电偶极子的电场表达式相同；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
9、区场也称感应场感应场。 近区场的特点近区场的特点：第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院132 2、远区场、远区场（辐射场）（辐射场）：1kr32)(1)(11krkrkr2kk323323222cos1e4()()sin1e4()()sin1e4()jkrrjkrjkrk IljEkrkrk IljjEkrkrkrk IljHkrkrsine2sine2jkrjkrIlEjrIlHjr2sine4sine4jkrjkrIlkEjrIlkHjr第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院14z zyEyxE电偶极子的方向图电偶极子的方向图z 远区场的特点远区场的特点：远区场是横电磁波，电场、
10、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1/1/r r 成正比成正比远区场具有方向性，远区场具有方向性，按按 sin变化变化第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院15222*2sin222Re21Re21Re21rIleHeEeHEeHeEeHESrrrrav辐射功率辐射功率20222020022)(40)(3ddsin)2sin(2dlIIlrerIleSSPrrSavr 辐射电阻辐射电阻202)(802lIPRrr 辐射
11、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率第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院16 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，设电偶极子的长度为，设电偶极子的长度为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 1）rad/m1522fck1103210101533kz 远区场远区场33232.1 1062.1 10sine7.854 10(V/m)4sine20.83 10(A/m)4jkrjjkrjIlkEjjerIlkHjjer 第8章电磁场原理电磁场原理茂名学院茂名学院17（2 2）)W/m(108 .812sin2292rraverIleS（3 3）22. 0)(8020lRr