时变电磁场教学幻灯片讲义.pptVIP

Time-Varying Electromagnetic Field;4.0 序;;本 章 要 求;4.1.1 电磁感应定律（Faraday’s Law）;1.回路不变，磁场随时间变化;2.磁场不变，回路切割磁力线;3.磁场随时间变化，回路切割磁力线;4.1.2 感应电场（Inducted Electric Field）;图4.1.5 变化的磁场产生感应电场; 全电流定律;全电流定律;电流连续性原理;4.2.1 电磁场基本方程组 (Maxwell Equations);构成方程; 时变电磁场中媒质分界面上的衔接条件的推导方式与前三章类似，归纳如下： ;结论: 在理想导体内部无电磁场，电磁波发生全反射。;根据衔接条件;4.3.1 动态位及其微分方程 (Kinetic Potentials and Differential Equations);经整理后，得;;4.3.2 动态位方程的积分解 （Integral Solutions of Kinetic Potentials）;有;在无限大均匀媒质中没有反射波，即 f2 = 0。;由此推论，原点处时变点电荷的动态标量位为;若激励源是时变电流源时;4.4.1 坡印廷定理（Poynting Theorem）;; 物理意义：体积V内电源提供的功率，减去电阻消耗的热功率，减去电磁能量的增加率，等于穿出闭合面 S 的电磁功率。;恒定场中的坡印廷定理; 表示单位时间内流过与电磁波传播方向相垂直单位面积上的电磁能量，亦称为功率流密度，S 的方向代表波传播的方向，也是电磁能量流动的方向。（与电场、磁场均垂直）; 例 4.4.1 用坡印廷矢量分析直流电源沿同轴电缆向负载传送能量的过程。设电缆为理想导体，内外半径分别为a 和b。;电源提供的能量全部被负载吸收。; 电磁能量的储存和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用。称为导波系统。 对有损耗的传输线（非理想导体），能量仍在导体之间的空间传输。只是有部分能量被导体吸收。变为导体的焦耳热损耗。 认为能量仅是通过电流在导体中传输的观点是不正确的。电磁能量实际是在空间介质中传输的。例如天线收发电磁波。;导体吸收的功率为:;表明：导体电阻所消耗的能量是由外部传递的。; 正弦（时谐）电磁场的概念;4.5.1 正弦电磁场的复数表示;其中;照此法，矢量电场的各分量Ei（i 表示x、y 或 z）可表示成 ; 复数式只是数学表示方式，不代表真实的场 真实场是复数式的实部，即??时表达式 由于时间因子是默认的，有时它不用写出来，只用与坐标有关 的部份就可表示复矢量; 正弦场对时间的导数;正弦电磁场基本方程组的复数形式;在正弦电磁场中，坡印亭矢量的瞬时形式为;同理;对 取散度，展开为;若体积 V 内无电源，闭合面 S 内吸收的功率为; 4.5.3 达朗贝尔方程的复数形式及其解 (Wave Equation’s Complex Form and Solutions);思考;电磁辐射;一、电磁辐射的过程; 某一瞬间 E 线与 H 线在空间的分布;;图4.6.7 磁矢量分解;1. 近区;表明近区内只有电磁能量转换，没有波的传播。;忽略 的高次项 ;特点:;下 页; Re——辐射电阻表示天线辐射电磁能量的能力。;3. 辐射的方向性;H 平面是磁场所在平面。; ; 方向因子与波长有关，图中给出四种天线长度的 E 平面方向图。; 2. 天线阵：;图 4.7.2 微波接力示意图;1. 在静止轨道上放置太阳能电池帆板，产生500万;对波动方程取散度 ;交换微分次序;;陕西省广播电台中波天线;微波发射天线;陕西省电视塔;下 页;下 页;下 页;上 页;图 4.6.14 一个简单的天线阵,画出了r l 时的辐射图。两个波的天线间距为 l/2 激发的相位一致。曲面上的矢径长表示E的数值对q和j 的函数关系。曲面上;图 4.6.15 两个波天线,用竖粗线表示,相距l/2, 但是在 x= -D/2的一个相位超前p弧度。此时两个波在y z平面 上到处都对消了。在 x 轴上的所有点上，两个波相位; 麦克思维是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831 年 11 月 13日生于苏格兰的爱丁堡，自幼聪颖，父亲是个知识渊博的律师，使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁进入爱丁堡中学学习，14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文，已显露出出众的才华。1847年进入爱