有导体存在时电磁波的传播§3有导体存在时电磁波的传播引言(1)真空或介质中电磁波传播可视为无能量损耗,电磁波无衰减;(2)电磁波遇到导体,导体内自由电子在电场的作用下运动,形成电流,电流产生焦耳热,使电磁波的能量不断损耗,因此在导体内部电磁波是一种衰减波;(3)在导体中,交变电磁场与自由电子运动相互作用,使导体中电磁波传播不同于真空或介质中电磁波的传播形式。机动目录上页下页返回结束一.导体内的自由电荷分布在变化电磁场中,导体不再处于静电平衡状态,必然有体电荷分布,分布随时间变化形成电流,产生附加变化电磁场,形成导体内总电磁场分布,又影响。1.静电场中导体上的电荷分布静电平衡时,电荷仅分布在
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面上,导体内部无电荷,且电场强度垂直导体表面。2.变化场情况下的电荷分布本节仅讨论均匀导体。机动目录上页下页返回结束为特征时间或驰豫时间,表示减小到所需时间。3.良导体条件对于静电场良导体内,电荷仅分布在导体表面薄层内。机动目录上页下页返回结束二.导体内的电磁波1.基本方程(导体内部)良导体中电流也在表面薄层内分布,一般仍用体电流分布来解决问题。注意:用了体电流分布,面电流必须视为零。在特殊情况下采用面电流分布时,就不能再考虑体电流分布。时谐(定态)与介质中相比仅多了一项。机动目录上页下页返回结束2.导体中的平面波解(1)引入复介电场数实部为位移电流的贡献;虚部为传导电流的贡献,引起能耗(耗散功率)。因此,定态波方程组与介质中定态波方程组形式上完全一样。(2)直接写出亥姆霍兹方程(3)平面波解仍可写作机动目录上页下页返回结束3.、的意义及表示式(1)平面电磁波解改写为:----描述波振幅在导体内的衰减程度衰减常数传播常数----描述波空间传播的位相关系(2)、与间的关系式机动目录上页下页返回结束由?设介质中波矢为,导体中为,则,并设在平面,即;上节(2.4)式仍然适用,即,。(即分界面指向导体内部,波沿方向衰减)机动目录上页下页返回结束由(3)平面波从介质入射到导体表面由解出:令与轴夹角为,由得,从而定出机动目录上页下页返回结束,相速为。对良导体情况:,,、几乎同方向。(推导过程:因为,则,又,对导体所以。)对正入射:,机动目录上页下页返回结束与均沿z轴正方向;介质中,所以良导体情况下:()。三.穿透深度和趋肤效应波幅降至原值的传播距离1.穿透深度在导体中的平面波为(在情况下)良导体机动目录上页下页返回结束2.趋肤效应:对于良导体,当电磁波频率为交变频率时,电磁场及交频电流集中在导体表面薄层。例如,当兆赫,铜3.导体内磁场与电场的关系机动目录上页下页返回结束对良导体且,因此,电场与磁场有的相位差。振幅比:则有;在真空或介质中,两者比较可见导体中磁场比真空或介质中磁场重要的多,金属中电磁能主要是磁场能量。机动目录上页下页返回结束谢谢观赏踏踏实实做好每一件事,不抱怨、不放弃,为自己的梦想尽每一份力。Doeverythinginadown-to-earthway,donotcomplain,donotgiveup,anddoeverythingforyourdream.学习并没有结束,希望继续努力Thanksforlistening,thiscourseisexpectedtobringyouvalueandhelp为方便学习与使用
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