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宏观:电磁波由载有交变电流的天线辐射出来. 微观:变速运动的带电粒子导致电磁波的辐射. 本节研究: 电荷分布以一定频率做周期运动 —— 振荡电流。 宏观电荷系统在其线度远小于波长情形下的辐射问题。. §5.3 电偶极辐射. 波数. 一、计算辐射场的一般公式. 电流随时间正弦或余弦变化(实际取实部). 1. 简谐变化的电流源的电磁场. 代入推迟势. 某瞬时空间的矢势分布. e ikr 是推迟相因子,它表示电磁波传到场点时有相位滞后 kr 。. 某瞬时空间的矢势分布. e ikr 是推迟相因子,它表示电磁波传到场点时有相位滞后 kr 。. 接收区域,一般.
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宏观:电磁波由载有交变电流的天线辐射出来 微观:变速运动的带电粒子导致电磁波的辐射 本节研究: 电荷分布以一定频率做周期运动——振荡电流。 宏观电荷系统在其线度远小于波长情形下的辐射问题。
§5.3 电偶极辐射 波数 一、计算辐射场的一般公式 电流随时间正弦或余弦变化(实际取实部) 1. 简谐变化的电流源的电磁场 代入推迟势
某瞬时空间的矢势分布 eikr是推迟相因子,它表示电磁波传到场点时有相位滞后kr。
某瞬时空间的矢势分布 eikr是推迟相因子,它表示电磁波传到场点时有相位滞后kr。 接收区域,一般 洛仑兹公式 电荷守恒定律 求得矢势即得标势
二、矢势多级展开 三个线度问题: 第一、电荷分布区域的线度 l , 它决定积分区域内 的大小; 第二、波长 的线度; 第三、电荷到场点的距离r。 z P Ji l A 本节研究分布于一个小区域内的电流所产生的辐射。 所谓小区域是指: y o a)近区(似稳区) x kr <<1,推迟因子eikr~1,无推迟效应,场保持稳恒场的主要特点. 对于r 和λ的关系,可分为三种情况:
c)远区(辐射区)r>> λ,而且也保证r>>l。 在此区域中场强 和 均可略去 的高次项,该区域内的场主要是横向电磁场。 z 选坐标原点在电流分布区域内, 则 与l同数量级, P Ji l 二次项展开,略去高阶项 A y 为沿 方向的单位矢量 o x b)感应区(过渡区),r ~ λ,但满足r>>l。 这个区域是一个过渡区域。它介于似稳区和辐射区的过渡区域中。 现在主要讨论电流分布于小区域而激发的远区场。
小区域 可略去! 相因子对 展开,得 矢势 的展开式:
三、偶极辐射 1、用 表示偶极辐射矢势 磁场 偶极辐射公式 展开式的第一项: 对电流密度的积分表示总电偶极矩的变化率! 振荡电偶极矩产生的辐射 2、电偶极辐射场
沿纬线上振荡, 沿经线上振荡。 如果取球坐标,原点在电荷电流分布区域内,并以 方向为极轴,
z 磁力线是围绕极轴的圆周, 总是横向的;电力线是经面上的闭合曲线,由于在空间中 , 线必须闭合。因此 不可能完全横向,只有当略去 的高次项后,才能近似地为横向。 结论:电偶极辐射是空间中的横磁波(TMW)。
角分布 平均辐射功率: 3、辐射能流、角分布和辐射功率 平均能流密度矢量: 与电磁波的频率4次方成正比,与R无关。 频率变高,辐射功率迅速变大!
(2)电场、磁场正比于 ,因此它是空间传播的球面波,且为横电磁波(TEM波),在 时可以近似为平面波; (3)注意如果 ( )不能被满足,可以证明电场不再与传播方向垂直,即电力线不再闭合,但是磁力线仍闭合。这时传播的是横磁波(TM波) (4)平均能流密度 , 与R无关。 理论上,辐射能可以到达无穷远。 4、偶极辐射场的特点 (1)电场沿经线振荡,磁场沿纬线振荡,传播方向、电场方向、磁场方向相互正交构成右手螺旋关系;