《电磁场》课程教学课件（PPT讲稿，电磁场与电磁波）第六章 平面电磁波的传播 Plane Wave Propagation

第六章平面电磁波的传推第6章平面电磁波的传播Plane Wave Propagation序电磁波动方程及均匀平面波理想介质中的均匀平面波导电媒质中的均匀平面波平面波的极化平面波的反射与折射囍平面电磁波的正入射、驻波返页回下

第 六 章 平面电磁波的传播 第6章 平面电磁波的传播 Plane Wave Propagation 序 电磁波动方程及均匀平面波 理想介质中的均匀平面波 导电媒质中的均匀平面波 平面波的极化 平面波的反射与折射 平面电磁波的正入射、驻波 返 回 下 页

第六章平面电磁波的传推本章要求掌握均匀平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播特性及基本规律。了解均匀平面电磁波在工程中的应用。掌握均匀平面电磁波斜入射时的传播特性，重点掌握均匀平面电磁波正入射时的传播特性上返回页下页

第 六 章 平面电磁波的传播 本 章 要 求 掌握均匀平面电磁波在理想介质和导电媒质中的 传播特性及基本规律。 了解均匀平面电磁波在工程中的应用。 掌握均匀平面电磁波斜入射时的传播特性，重点 掌握均匀平面电磁波正入射时的传播特性。 返 回 上 页 下 页

第六章平面电磁波的传电磁场基本方程组电磁波动方程导电媒质中均匀平面波理想介质中均匀平面波均匀平面电磁波的传播特性正弦电磁波的传播特性平面电磁波的斜入射平面电磁波的正入射·驻波图6.0平面电磁波知识结构返回上页页下

第 六 章 平面电磁波的传播 图 6.0 平面电磁波知识结构 电磁场基本方程组 电磁波动方程 均匀平面电磁波的传播特性 平面电磁波的斜入射 平面电磁波的正入射·驻波 正弦电磁波的传播特性 理想介质中均匀平面波 导电媒质中均匀平面波 返 回 上 页 下 页

第六章平面电磁波的传6.0序Introduction电磁波：脱离场源后在空间传播的电磁场平面电磁波：等相位面为平面的电磁波。E·均匀平面电磁波：等相位面是平面，等相位面上任一点的EX相同、H相同的电磁波子若电磁波沿x轴方向传播图6.0.1沿X方向传播的一H-H(x,t), E=E(x, t)。 与y,z组均匀平面波无关返回上页下页

第 六 章 平面电磁波的传播 图6.0.1 沿 x 方向传播的一 组均匀平面波 Introduction 6.0 序 电磁波：脱离场源后在空间传播的电磁场。 平面电磁波：等相位面为平面的电磁波。 均匀平面电磁波 ：等相位面是 平面，等相位面上任一点的 E 相同、H相同的电磁波 。 若电磁波沿 x 轴方向传播 H=H( x, t )，E=E (x , t)。与y,z 无关 返 回 上 页 下 页

第六章平面电磁波的传播6.1电磁波动方程及均匀平面波Electromagnetic Wave Equation and UniformPlane Wave6.1.1电磁波动方程（ElectromagneticWaveEquation）aDV×H=J+设媒质均匀，线性，各向同性ataE1)V×VxH=V×E+ataHVxE=-μat因为 V×VXH=V(V.H)-VHaHaHV(V·H)-V"H= -μ)eOt?atV.B=0α"HaHVH-μ)=0eOt?at上返回页下页

第 六 章 平面电磁波的传播 6.1 电磁波动方程及均匀平面波 6.1.1 电磁波动方程（Electromagnetic Wave Equation） 设媒质均匀,线性,各向同性 2 2 ( ) t t  −     − = − H H H H   2  t   = − H E  H = ( )  t   + E 1）  E  2 2 2 0 t t      − − =   H H H Electromagnetic Wave Equation and Uniform Plane Wave B = 0 返 回 上 页 下 页 t    = +  D H J  =   − ( ) 2 因为 H H H

第六章平面电磁波的传播a?HaH?H-uy=0电磁波动方程a t?ataHVxE=-aB/at2)V×VxE=V×(-uatQEVxH=E+?atV××E=V(V.E)-V'Ea?EaE因为V(V,E)-"E=-uy0t2atV.D=0EaE电磁波动方程V?E-uy:0eat?at返回上页页下

第 六 章 平面电磁波的传播 2 2 2 ( ) t  t  −     − = − E E E E   2） ( )  t   − H E =   t   = + E H  E   D = 0 返 回 上 页 下 页 2 2 2 0 t t      − − =   H H H 电磁波动方程 0 2 2 2 =   −    − t t E E E   电磁波动方程  = −  E B/ t  =   − E E E ( ) 2 因为

第六章平面电磁波的传推电磁波：脱离场源后在空间传播的电磁场平面电磁波：等相位面为平面的电磁波。F·均匀平面电磁波：等相位面是平面，等相位面上任一点的EX相同、H相同的电磁波若电磁波沿×轴方向传播图6.0.1沿X方向传播的一H-H(x,t), E=E(x, t)。 与y,z组均匀平面波无关返回上页页下

第 六 章 平面电磁波的传播 图6.0.1 沿 x 方向传播的一 组均匀平面波 电磁波：脱离场源后在空间传播的电磁场。 平面电磁波：等相位面为平面的电磁波。 均匀平面电磁波 ：等相位面是 平面，等相位面上任一点的 E 相同、H相同的电磁波 。 若电磁波沿 x 轴方向传播 H=H( x, t )，E=E (x , t)。与y,z 无关 返 回 上 页 下 页

第六章平面电磁波的传播6.1.2均勺平面波(UniformPlaneWave)1均匀平面波条件：E=E(x,t),H=H(x,t)假设波沿着沿x轴方向传播。等相位面与yoz平面平行aO即三C由Maxwell方程推导ayQaEVxH=yE+8at0Ex=0(1)得E+atH的x分量方程（这里无x分量）aEaHY分量方程(2)HaxataHaE1Z分量方程(3)E+8Vatax返回上页下页

第 六 章 平面电磁波的传播 即 0 , = 0   =   y z = 0   + t E E x x   （1） t E E x H y y z   = − −     （2） t E E x H z z y   = +     （3） 6.1.2 均匀平面波（Uniform Plane Wave） 由 Maxwell 方程推导 1 均匀平面波条件： E = E(x,t), H = H(x,t)  t   = + E H  E  返 回 上 页 下 页 假设波沿着沿x 轴方向传播。等相位面与yoz平面平行 H的x分量方程（这里无x分量） Y分量方程 Z分量方程 得

第六章平面电磁波的传播oHVxE=-uataH(4)得=0atE的x分量方程（这里无x分量）HaE(5)uataxY分量方程aEaH(6)utaxZ分量方程

第 六 章 平面电磁波的传播 = 0   t Hx （4） t H x E z y   =    （5） t H x Ey z   = −    （6）  t   = − H E  Y分量方程 Z分量方程 E的x分量方程（这里无x分量） 得

第六章平面电磁波的传aHx=0→Hx=C(t).V.H=0OxaHx=0Hx=C=0（无恒定场存在）式 (4)常数c1在波动问题中无at意义通常取为0aEx=0→V.E=0Ex = Di(t)axQE解得式(1)E+=0CEx = Eoeat ≥>1 近似认为E,为零由于一般介质中由于电场、磁场的x分量都为零故沿波传播方向上无场的分量，称之为TEM波返回上页下页（横电磁波）

第 六 章 平面电磁波的传播 式 (1) = 0   + t E E x x   解得 t ε γ Ex E － = 0 e 由于一般介质中 1    0 ( ) 1 x x Η Η C t x  = =  Ηx =C1 = 0 （无恒定场存在） 0 Ε D1 (t) x Ε x x = =   H = 0 式 (4) 0 x t H =  E = 0 沿波传播方向上无场的分量，称之为 TEM 波 （横电磁波）。 返 回 上 页 下 页 常数c1在波动问题中无 意义通常取为0 近似认为 E x 为零 由于 电场、磁场的x分量都为零故 ( 0 , 0) y z   = =  