第四章时变场.pptVIP

某一瞬间E线与H线在空间的分布图4.6.5动态描述单元偶极子天线辐射形成的过程图4.6.4时单元偶极子天线E线与H线分布第30页，共53页，星期日，2025年，2月5日三.电偶极子的电磁场远离天线P点的动态位为：在球坐标系中，图4.6.7单元偶极子天线的磁矢量第31页，共53页，星期日，2025年，2月5日特点：?无推迟效应；?电场与静电场中电偶极子的场相同，磁场与恒定磁场中元电流的场相同，因此有结论：任一时刻，电、磁场的分布规律分别与静态场中电、磁场相同，称之为似稳场。近区内只有电磁能量交换，没有波的传播（辐射）。?1.近区近区外的能量来自何方？图4.6.8电偶极子的近区E与H线的分布第32页，共53页，星期日，2025年，2月5日忽略的高次项,远区的电磁场特点：?辐射区电磁场有推迟效应。?相位相同的点连成的面称为等相位面，辐射区的电磁波为球面波。?辐射是有方向性的，即?辐射功率为?E、H、S空间上正交，时间上同相，有波阻抗（WaveImpedance)?——辐射电阻表示天线辐射电磁能量的能力表明天线愈长，频率愈高，辐射能量愈大。2.远区亦称辐射区第33页，共53页，星期日，2025年，2月5日3.辐射的方向性图4.6.11立体方向图辐射的方向性用两个相互垂直的主平面上的方向图表示，E平面（电场所在平面）和H平面（磁场所在平面）。E平面与H平面的方向性函数分别为4.6.11单元偶极子天线的方向图（a）E平面方向图（b）H平面方向图第34页，共53页，星期日，2025年，2月5日4.6.2细线天线和天线阵1.细线天线直线对称振子是一种细线天线,它是指线的横截面尺寸远比波长小，它的长度l与波长l在同一数量级()上,流经它的上面的电流i不再等幅同相。设振子上的电流为正弦分布i=i(z,t)。与前面相类似地分析方法，可以得到辐射电场为特点：?球面波；?有方向性。其E平面方向因子为图4.6.13直线对称振子图4.6.12开路传输线张开成对称振子第35页，共53页，星期日，2025年，2月5日2.天线阵：为了削弱天线的方向性，增加辐射能量，用一组或阵列天线来代替单一天线，以构成天线阵。图4.6.13细线天线的E平面方向图中不仅与有关，还与半波天线长度有关。图中给出四种天线长度的E平面方向图。第36页，共53页，星期日，2025年，2月5日微波接力通信图4.7.1视距与天线高度的关系图4.7.2微波接力示意图当时,图4.7.3通信卫星图4.7.4同步卫星建立全球通信第37页，共53页，星期日，2025年，2月5日1.在静止轨道上放置太阳能电池帆板,产生500万KW能量;2.通过“变电站”——微波发生器，将直流功率变为微波功率；3.通过天线阵向地面定向辐射；4.地面接收站将微波转换为电能；5.提供用户。图4.7.5空间太阳能发电站和电力传输第38页，共53页，星期日，2025年，2月5日第1页，共53页，星期日，2025年，2月5日第4章时变电磁场?在时变电磁场中，电场与磁场都是时间和空间的函数；变化的磁场会产生电场，变化的电场会产生磁场，电场与磁场相互依存，构成统一的电磁场。?英国科学家麦克斯韦将静态场、恒定场、时变场的电磁基本特性用统一的电磁场基本方程组高度概括。电磁场基本方程组是研究宏观电磁场现象的理论基础。?时变场的知识结构框图?本章要求：深刻理解电磁场基本方程组的物理意义，掌握电磁波的产生和传播特性。第2页，共53页，星期日，2025年，2月5日4.1电磁感应定律和全电流定律4.1.1电磁感应定律当与回路交链的磁通发生变化时，回路中会产生感应电动势，这就是法拉弟电磁感应定律（Faraday’sLawofElectromagneticInduction）。引起磁通变化的原因分为三类：称为感生电动势，这是变压器工作的原理，又称为变压器电势。?回路不变，磁场随时间变化图4.1.2感生电动势负号表示感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。图4.1.1感生电动势的参考方向