第9章基本交流电路基本电学II.ppt

第3章平面電磁波 綱要 3-1 均勻無損媒質中的平面電磁波 3-2 時諧變化的平面電磁波及其偏極化 3-3 平面波進出不同媒質的問題 3-4 平面電磁波的正向入射問題 3-5 多夾層媒質的正向入射問題 △3-6 金屬導體中的趨膚效應(Skin Effect) 3-7 平面電磁波在無損媒質中的斜向入射問題 3-8 Brewster角和臨界角 電磁波動的產生 電磁場的根源乃是電流 電荷可以由電荷守恆式求出 電流的變化將導致附近磁場改變(Ampère定律) 磁場的改變引起電場的改變(Faraday定律) 電場變化就成了位移電流 又造成磁場改變 . . . . . . 電磁場分佈 電磁場中的波動產生以後，逐漸傳播出去 整個空間中電磁場的分佈以及其對時間的變化由空間中的物質(稱為媒質Medium)決定 沒物質時稱真空媒質或自由空間Free Space 對任意給定的媒質和電流，求出空間中的電磁場分佈是很困難的工作 但仍可對某些問題進行簡化，又不會失去太多電磁波的特性。 平面波與球面波：說明1 在自由空間有一根小天線，電流在上面振盪 天線近的電磁場很難分析，暫且不考慮 但在距離很遠的地方，電磁場必來自天線附近的電磁場，不過大小會減弱 平面波與球面波：說明2 觀測點P到天線中心的距離r相當大 天線附近的波動要抵達P 必定經過 的遲延 P附近的場其各個分量的形式一定是 (與水平角f無關) 平面波與球面波：說明3 如果只在P點附近觀測 角度變動的幅度不大 r 很大，r 的變動相對於r來說也很小 沒什麼變化[第6章天線] 可以集中考慮 平面波與球面波：說明4 只和空間中的一個維度有關 可採用直角座標討論 形式的電磁波動 平面波與球面波：說明5 平面上的電磁場，經 的遲延後抵達平面 波前 Wavefront 又稱等相面 面上的 值相同 波前是平面時，稱平面波 平面波與球面波：說明6 波前為球面時，稱球面波 天線所發出來的球面波在遠處接收時，可以用平面波來近似 簡化數學處理 波的性質並未失去 平面波理論的重要性 天線所發出來的球面波在遠處接收時，可以用平面波來近似 電磁學一些複雜的問題，可以用平面電磁波的一些性質來解釋，有助於我們對其現象的瞭解 物理上的波動幾乎都有平面波近似 綱要 3-1 均勻無損媒質中的平面電磁波 3-2 時諧變化的平面電磁波及其偏極化 3-3 平面波進出不同媒質的問題 3-4 平面電磁波的正向入射問題 3-5 多夾層媒質的正向入射問題 △3-6 金屬導體中的趨膚效應(Skin Effect) 3-7 平面電磁波在無損媒質中的斜向入射問題 3-8 Brewster角和臨界角 平面電磁波方程式 平面電磁波只和一個空間維度有關，令為z 可知 ＝ ， = 展開Maxwell方程式之後即得 ＝0 不考慮靜電場和靜磁場 可得 平面電磁波方程式的前進波解 平面電磁波方程式和傳輸線方程式相對應 假設空間充滿均勻無損媒質 可直接寫出平面電磁波方程式的前進波解 平面電磁波與無窮長傳輸線的類比 媒質的特性阻抗或固有阻抗(Intrinsic Impedance) 電場和磁場分別類比為電壓和電流 電壓除以電流稱為阻抗 可稱 或 為阻抗，單位正好也是Ohm Z0是傳輸線的特性阻抗 h 可稱為媒質的特性阻抗或固有阻抗 真空媒質的固有阻抗(重要常用值) 平面電磁波的場線變化 z＝0處 電力線、磁力線的疏密隨著時間的改變而向前傳播 在z為定值的平面上，電力線的密度和磁力線的密度都是相同的 經過一段時間後，相同的電力線、磁力線分佈又在遠一些的平面上出現 綱要 3-1 均勻無損媒質中的平面電磁波 3-2 時諧變化的平面電磁波及其偏極化 3-3 平面波進出不同媒質的問題 3-4 平面電磁波的正向入射問題 3-5 多夾層媒質的正向入射問題 △3-6 金屬導體中的趨膚效應(Skin Effect) 3-7 平面電磁波在無損媒質中的斜向入射問題 3-8 Brewster角和臨界角 時諧變化的平面電磁波與傳輸線類比 整個空間充滿均勻無損的介質( ) 時諧變化平面電磁波的電力線分佈 電磁波的偏極化(Polarization) 接收電磁波的天線只能收到電場 一般常用的直線形天線只能收到沿天線方向的電場分量 時間改變時電場方向的改變也很重要，稱為電