西北工业大学：《电磁场与电磁波》课程教学资源（PPT电子教案）第8章 电磁波的辐射

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 第8章电磁波的辐射 一、辐射的基本概念 二、滞后位 三、电偶极子的辐射 四、磁偶极子的辐射 五、对称振子天线的辐射 六、天线阵的辐射

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 第8章 电磁波的辐射 一、辐射的基本概念 二、滞后位 三、电偶极子的辐射 四、磁偶极子的辐射 五、对称振子天线的辐射 六、 天线阵的辐射

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 、辐射的基本概念 1.什么是辐射? 十辐射:随肘间变化的电磁场离开波源向空 间传播的现象。 十产生辐射的源称为天线。 2.辐射产生的必要条件 (1)时变源存在。 (2)源电路是开放的 3.影响辐射强弱的原因 (1)源电路尺寸与辐射波的波长相比拟时 辐射较为明显。 (2)源电路越开放,辐射就越强

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 1. 什么是辐射？ 辐射：随时间变化的电磁场离开波源向空 间传播的现象。 产生辐射的源称为天线。 2. 辐射产生的必要条件 （1）时变源存在。 （2）源电路是开放的。 3. 影响辐射强弱的原因 （1）源电路尺寸与辐射波的波长相比拟时 辐射较为明显。 （2）源电路越开放，辐射就越强。 ~ ~ ~ 一、辐射的基本概念

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 赫兹实验 感应圈 感应圈 感应圈

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 赫兹实验

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 电偶极子的辐射演示 雷达探测目标演示

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电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 、滞后位 1.在静态场情况下,矢量位和标量位方程为 VA V=-2 其解为:A=3d 4兀J"R 4πEJV"R 2.在时变场情况下,动态矢量位和动态标量位满足的方程 麦克斯韦方程 aE √×H=Jc+at 已知:B=VxA1(xA)E=-V中 OA at VXE-OB xE=2(×→Vx(E+0)=0-E+04=V at at 得:Vx(×A)=J+6(V小--)

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 二、滞后位 2. 在时变场情况下，动态矢量位和动态标量位满足的方程 1. 在静态场情况下，矢量位和标量位方程为 2      A J d 4π V J A V R        1 d 4π V V R        其解为: 2       C t t                 E H J B E 麦克斯韦方程： B   A   E ( A) t         ( ) 0 A E t        A E t        + A E t        = 1 H  ( A)    得： 1 ( ) ( ) C A A J t t                + 已知：

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 利用矢量恒等式: VxVXA=V(VA)-V2 (V×=c+6(V 024 -VA-ue=-Wc+V(V. A+Ue 洛仑兹规范vA+p0a 达朗贝尔方程 同理:V.E=2 1),2 对于正弦时变场,时间因子为:e101令:k2=0uE VA+kA=-uJ A(R )=Aj dy' 方程的解为 4兀 R V2φ+k2= 0(R) 1re=63 dⅣ 4πE R

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 2 2 2 V t            对于正弦时变场，时间因子为： j e  t 2 2 C 2 2 V k k                 A A J 令： 2 2 k    利用矢量恒等式： 2  A  ( A) A    2 2 2 C ( ) A A J A t t                    + A 0 t         洛仑兹规范： C 1 ( ) ( ) A A J t t                + 2 2 2 C t           A  A J V E      同理： 达朗贝尔方程   j( ) Ce d ' 4 t kR V R,t V R          J A   j( t ) 1 e , d ' 4 kR V V R t V R          方程的解为：

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 3.由A(R)和(R)的表示式可知 j(@t-kR) 观察点 e A(R, t) d 4兀 R R (R2) dy 4丌E R 波源 场点R处的A和φ变化的相位较其源了和P落后ot-kR。 k 该相位用时间表示:t-kR=0(t-=R)=o(t--)=O(t-t) 式中t'=R/ν就是波源或p的变化传递到观察点所需 要的时间。 距离波源R处在t时刻A(R)和o(R)由前一时刻t-)的电流厂 和电荷密度P的值决定。因此将A(R)和o(R)称为滞后位

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 3. 由 A  R , t  和 的表示式可知   R,t  场点R处的 A 和 变化的相位较其源 和 落后 。   J  t  kR  该相位用时间表示： ( ) ( ) ( ') k R t kR t R t t t v             式中 就是波源 或 的变化传递到观察点所需 要的时间。 t '  R / v J  距离波源R处在t 时刻 和 由前一时刻 的电流 和电荷密度 的值决定。因此将 和 称为滞后位。  R,t J A  R,t A R,t R,t t t 波源 观察点 R   j( ) Ce d ' 4 t kR V R,t V R          J A   j( ) 1 e , d ' 4 t kR V V R t V R         

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 、电偶极子的辐射 1.什么是电偶极子? 一段通有高频电流的直导线,当导线长度远远小于波长时, 该导线被称为电偶极子。 当:l/<<1,可近似地认为导线上每一点的电流都是 等幅同相的。 2.电偶极子的辐射场 A (1)电偶极子的滞后位(8=∠∫ -jkR dv 4兀 R P 如图所示,已知电流元 y Sdla =jdvr

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 三、电偶极子的辐射 1. 什么是电偶极子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于波长时， 该导线被称为电偶极子。 当： , 可近似地认为导线上每一点的电流都是 等幅同相的。 l /  1 2. 电偶极子的辐射场 （1）电偶极子的滞后位   j Ce d ' 4 kR V R V R         J A 如图所示, 已知电流元 C d ˆ d ˆ d z z I I l S l V S      a a J x y z l  P R  A 

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA ull e J 4兀JR 4丌R A= A cos 0 在球坐标系 1 e=-A sin 8 A.=0 x me R COS 4兀R e Jhp SIn 4兀R

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 x y z l  P R  j j e e d ˆ ˆ 4π 4π kR kR z z l I Il l R R         A a a 在球坐标系 cos sin 0 R z z A A A A A              j e cos 4π kR R Il A R      j e sin 4π kR Il A R        Az  AR aˆ A 

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA (2)电偶极子的电磁场 a Ra. rsin e 磁场由:H=-(V×A)= u R singaR A RA 0 h= H R 0 得 nle" J jk+nsin 0 4R R 电场由:VxH=g aE E V×H at Joa Ile-jkR E k+ COS 2to&R R 得 kR e sin e 4o8R RR E.=0

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 磁场由：     E H = t  j 0 e 1 j sin 4 R kR H H Il H k R R                得: （2）电偶极子的电磁场 2 ˆ ˆ sin ˆ 1 1 1 ( ) sin 0 R R R R R R A RA                      a a a H A 电场由： 得: j 2 j 2 2 e 1 j j cos 2 e j 1 j sin 4 0 kR R kR Il E k R R Il k E k R R R E                                1 j E   H  