《第19讲电磁场与电磁波优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第19讲电磁场与电磁波优秀课件.ppt（24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19讲电磁场与电磁波1第1页，本讲稿共24页 现象：电磁波入射到不同媒质 分界面上时，一部分波 被分界面反射，一部分 波透过分界 面。均匀平面波垂直入射到两种不同媒质的分界平面 入射方式入射方式：垂直入射、斜入射；：垂直入射、斜入射；媒质类型媒质类型：理想导体、理想介质、导电媒质理想导体、理想介质、导电媒质 分析方法：分析方法：入射波（已知）反射波（未知）透射波（未知）边界条件2第2页，本讲稿共24页 6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射均匀平面波对分界平面的垂直入射 6.1.1 对导电媒质分界面的垂直入射 沿沿x 方向极化的均匀平面波从方向极化的均匀平面波从 媒质媒质1 垂直入射到与导电
2、媒质垂直入射到与导电媒质 2 的分界平面上。的分界平面上。z 0中，导电媒质中，导电媒质 2 的参数为的参数为zx媒质1：媒质2：y3第3页，本讲稿共24页媒质1中的入射波：媒质媒质1中的反射波：中的反射波：媒质媒质1中的合成波：中的合成波：zx1：2：y4第4页，本讲稿共24页媒质2中的透射波：在分界面在分界面z=0 上，电场强度和磁场强度切向分量连续，即上，电场强度和磁场强度切向分量连续，即zx1：2：y5第5页，本讲稿共24页 定义分界面上的定义分界面上的反射系数反射系数为反射波电场的振幅与入射波电场为反射波电场的振幅与入射波电场振幅之比、振幅之比、透射系数透射系数为透射波电场的振幅与入
3、射波电场振幅之比，为透射波电场的振幅与入射波电场振幅之比，则则讨论：讨论：和和 是是复复数数，表表明明反反射射波波和和透透射射波波的的振振幅幅和和相相位位与与入入射射波波都都不不同。同。若媒质若媒质2理想导体，即理想导体，即 2=，则，则2c=0，故有，故有若两种媒质均为理想介质，即若两种媒质均为理想介质，即 1=2=0，则得到，则得到6第6页，本讲稿共24页6.1.2 对理想导体表面的垂直入射x媒质1：媒质2：zz=0y媒质媒质1为理想介质，为理想介质，10媒质媒质2为理想导体，为理想导体，2故媒质媒质1中的入射波：中的入射波：媒质媒质1中的反射波：中的反射波：则在分界面上，反射在分界面上，
4、反射波电场与入射波电波电场与入射波电场的相位差为场的相位差为7第7页，本讲稿共24页 媒质1中合成波的电磁场为合成波的平均能流密度矢量合成波的平均能流密度矢量瞬时值形式瞬时值形式理想导体表面上的感应电流理想导体表面上的感应电流8第8页，本讲稿共24页 合成波的特点(n=0,1,2,3,)(n=0,1,2,3,)媒质媒质1中的合成波是中的合成波是驻波驻波。电场振幅的最大值为电场振幅的最大值为2Eim，最小值为最小值为0；磁场振幅的最；磁场振幅的最 大值为大值为2Eim/1，最小值也，最小值也 为为0。电场波节点（的最小值的位置）：电场波腹点（的最大值的位置）9第9页，本讲稿共24页 坡印廷矢量的
5、平均值为零，不坡印廷矢量的平均值为零，不 发生能量传输过程，仅在两个发生能量传输过程，仅在两个 波节间进行电场能量和磁场能波节间进行电场能量和磁场能 的交换。的交换。在时间上有在时间上有/2 的相移的相移 在空间上错开在空间上错开/4，电，电 场的波腹（节）点正好是磁场场的波腹（节）点正好是磁场 的波节（腹）点；的波节（腹）点；两相邻波节点之间任意两点 的电场同相。同一波节点两 侧的电场反相10第10页，本讲稿共24页 例6.1.1 一均匀平面波沿+z方向传播，其电场强度矢量为 解解：(1)电场强度的复数表示电场强度的复数表示（1）求相伴的磁场强度；（2）若在传播方向上z=0处，放置一无限大的
6、理想导体平板，求区域 z 0 中的电场强度 和磁场强度；（3）求理想导体板表面的电流密度。则 11第11页，本讲稿共24页写成瞬时表达式(2)反射波的电场为反射波的电场为 反射波的磁场为反射波的磁场为12第12页，本讲稿共24页在区域 z 1时，时，0，反射波电场与入射波电场同相，反射波电场与入射波电场同相 当当21时，时，0）当当1z=(2n1)/2，即，即z=(n/2+1/4)1(n=0,1,2,)时，有时，有17第17页，本讲稿共24页 驻波系数驻波系数 S 定义为驻波的电场强度振幅的最大值与最小值之定义为驻波的电场强度振幅的最大值与最小值之比，即比，即驻波系数(驻波比)S 讨论：讨论：
7、当当0 时，时，S 1，为行波；，为行波；当当1 时，时，S=，是纯驻波。是纯驻波。当 时，1 S ，为混合波。S 越大，驻波分量 越 大，行波分量越小；18第18页，本讲稿共24页媒质媒质2中的平均功率密度中的平均功率密度媒质媒质1中沿中沿z方向传播的平均功率密度方向传播的平均功率密度 电磁能流密度由由入射波平均功率密度减去反射波平均功率密度19第19页，本讲稿共24页 例6.1.2 在自由空间，一均匀平面波垂直入射到半无限大的无耗介质平面上，已知自由空间中，合成波的驻波比为3，介质内传输波的波长是自由空间波长的1/6，且分界面上为合成波电场的最小点。求介质的相对磁导率和相对介电常数。解：因
8、为驻波比由于界面上是由于界面上是合成合成波电场的最小点，故波电场的最小点，故又因为2区的波长而反射系数式中20第20页，本讲稿共24页 例例 6.1.4 已知媒质已知媒质1的的r1=4、r1=1、1=0；媒质媒质2 的的r2=10、r2=4、2=0。角频率。角频率5108 rad/s 的均匀平面波从媒质的均匀平面波从媒质1垂直垂直入射到分界面上，设入射波是沿入射到分界面上，设入射波是沿 x 轴方向的线极化波，在轴方向的线极化波，在t0、z0 时，入射波电场的振幅为时，入射波电场的振幅为2.4 V/m。求：。求：(1)1和和2；(2)反射系数反射系数；(3)1区的电场区的电场 ；(4)2区的电场区的电场 。解解:（1）21第21页，本讲稿共24页（2）（3）1区的电场区的电场22第22页，本讲稿共24页（4）故故 或 23第23页，本讲稿共24页第19次课结束！24第24页，本讲稿共24页