第七章+平面电磁波+

《第七章+平面电磁波+》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第七章平面电磁波1§7-1理想电介质中的平面电磁波§7-2理想电介质中的正弦平面电磁波§7-3导电及半导电媒质中的平面电磁波、波的衰减与透入深度§7-4电流与磁通的趋肤效应、涡流§7-5正弦平面电磁波对理想导体平面的垂直入射第七章平面电磁波本章主要研究平面电磁波的传播规律和特点。波从波源发出后，于相同时刻到达的各点相联而成的空间曲面称之为波阵面。所谓平面电磁波，即是电磁波的波阵面都是平行平面，且在波阵面上各点电场及磁场强度都相等的电磁波。在直角坐标中，假定平面电磁波沿x轴传播，电场只有y轴分量，则磁场仅有z轴分量，但它们是有联系的。2§7-1理想电介

2、质中的平面电磁波设空间充满理想电介质()且无运流电流，此时平面电磁波是指波阵面均为平行平面且平面上各点的电场及磁场强度均相等的电磁波。由于波的行进方向与波阵面(平行平面)垂直，故波仅沿某一方向传播。(7-1)(7-2)理想电介质中的平面电磁波设场量仅为空间坐标x及时间t的函数，亦即x为定值的平面上，其各点在同一时刻，具有同一的电场强度与磁场强度3(7-3)(7-4)(7-7)同理，由式(7-2)得(7-8)(7-9)(7-5)得(7-6)(7-10)4Ex,Hx为零或为恒定分量，可令其为零。由于电场强度为xx方向，因而电场强度E必在与yoz平面平行的平面上

3、。若E仅有y轴分量，则E=Ey，Ez=0。在此情况下式(7-7)、式(7-9)将简化为及，故可令Hy=0，因而有H=Hz。此时电场强度E与磁场强度H处于同一平面之内且相互垂直。这说明电场强度的y轴分量仅与磁场强度的z轴分量有关。为了求得Ey和Hz，所需求解的方程仅留下式(7-6)、式(7-10)。图7-1电场强度只有y轴分量磁场强度只有z轴的分量平面电磁波5无损耗线均匀传输线方程归纳上述两式可得一维波动方程类比无损耗均匀传输线方程的解，求得方程的解以及其它相应量的关系：理想电介质中平面电磁波传播方程归纳上述两式可得一维波动方程(7-11)(7-12)(7-

4、13)(7-14)6其中，因其具有阻抗的量纲，故称为均匀输电线路的波阻抗。其中亦具有阻抗量纲为媒质的波阻抗。电场强度、磁场强度亦系由其正向行波分量与反向行波分量所组成，其本身亦为具有波动性质的波。电压、电流系由其正向行波分量与反向行波分量所组成，而其本身亦为具有波动性质的波。(7-16)(7-15)其中系电压、电流波沿线传播的速度，称为波速。其中系电磁波在理想电介质中传播的速度，称为波速。7电磁行波、波速与波阻抗平面电磁波是具有波动性质的波。现将电场强度与磁场强度表达式记为(7-17)(7-18)各表示电场与磁场的正向行波分量表示相应的反向行波分量图7-2

5、正向行波波形8（1）电场强度的正向行波分量1.分析(7-19)于不同时刻观察电场强度分量在空间的分布波形，则于每一时刻在空间的分布波形彼此相同，只是波的位置向x方向移动了一个距离。图7-3正方向波随时间例如某一定时刻t1，空间某一定点x1的电场强度之值为，若在时刻t2该值已运行至x2处，令故得因而有9同样是以速度υ沿与x轴相反方向运动的行波，称之为反向行波或反射波、回波。以函数分布在空间的整个波形，将以速度υ向x方向推进，这种沿x方向推进的波称之为正向行波或入射波、直波。与的正方向(即z轴方向)相同，而的正方向则与Hz的正方向相反。（2）磁场强度Hz10

6、图7-4电磁波的行波（a）电磁波的正向行波（b）电磁波的反向行波电场强度的正向行波分量与磁场强度的正向行波分量均是以速度υ沿x方向推进的波，组成统一的正向电磁波，并遵守右螺旋法则(由转向)沿x方向在空间传播。而则与组成统一的反向电磁波，同样遵循右螺旋法则(由转向)反x方向在空间传播。2.结论11在只有正向行波或只有反向行波的情况，空间每点在任一时刻的电场能量密度与磁场能量密度是相等的，即(7-22)(7-21)(7-20)3.能量问题电磁波在空间的传播过程，即是电磁能量在空间的传播过程。12——媒质的波阻抗(7-24)它等于电场强度正向分量(或电场强度反

7、向分量)与磁场强度正向分量(或磁场强度反向分量)之比。它与均匀传输线中的波阻抗相似。（1）电磁波在空间传播的速度称为波速。波速仅与媒质的性能有关，在真空中(7-23)3.常用概念（2）真空中13例7-1空间有一平面电磁波，设在某一时刻，某点的电场强度E=10000V/m。试求当时该点的磁场强度。解14§7-2理想电介质中的正弦平面电磁波正弦平面电磁波——在任一时刻，电场强度与磁场强度在空间某一个方向上随距离作正弦分布，而空间任一点的电场强度与磁场强度，随时间作正弦变化。(7-25)(7-26)理想电介质中的正弦平面电磁波取坐标原点处电场强度为离原点x处

8、，电场强度与磁场强度为（7-27）(7-28)15β=ω/υ——波