平面電磁波ppt課件(已修改)
2025-01-26 16:21 本頁面
【正文】 作業(yè)講解 作業(yè) 補(bǔ)充作業(yè)： 如右圖所示一個(gè)沿 z軸無限長的橫截面為矩 形的金屬管，其中三個(gè)邊的電位為零，第四邊與其它 邊絕緣，電位是 ，求管內(nèi)的電位。 sin xU a?P150作業(yè) ?55 ?58 第六章 平面電磁波 ? 電磁波 的分類 （按等相位面的形狀分 ）：平面 /柱面 /球面 ? 平面電磁波： 等相位面為無限大平面。 ? 均勻平面電磁波： 等相相位面為無限大平面，且等相位面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，方向相同。 ? 研究意義： 》 雖然均勻平面電磁波實(shí)際上不存在，但討論它有實(shí)際意義。因?yàn)樵诰嗖ㄔ醋銐蜻h(yuǎn)處，呈球面的波陣面上的一小部分就可以近似看作平面，在此小平面內(nèi)的波就可以作為均勻平面波來分析。 》 均勻平面電磁波是研究電磁波的基礎(chǔ)。因?yàn)榫鶆蚱矫骐姶挪ㄊ躯準(zhǔn)戏匠套詈唵蔚慕夂驮S多實(shí)際波動(dòng)問題的近似。 主 要 內(nèi) 容 167。 無耗媒質(zhì)中的平面電磁波 167。 導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面電磁波 167。 電磁波的極化 167。 電磁波的色散和群速 167。 均勻平面電磁波向平面分界面的垂直入射 167。 向多層媒質(zhì)分界面的垂直入射 (略，不考） 167。 均勻平面電磁波向平面分界面的斜入射 167。 均勻平面電磁波的全透射和全反射 167。 無耗媒質(zhì)中的平面電磁波 一、無耗媒質(zhì)中齊次波動(dòng)方程的均勻平面波解 ? 一般情況下，沿 +z方向的均勻平面波解 圖 62 向 +z方向傳播的波 表明： 》 電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度與傳播方向垂直，沒有傳播方向上的分量。 》 無耗媒質(zhì)中的平面電磁波是一種 TEM波。 （ Transverse Electromagic Wave) 》 TEM波：對(duì)傳播方向而言，電磁場只有橫向分量，沒有縱向分量。其電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度、傳播方向構(gòu)成右手正交系。 圖 61 均勻平面電磁波的傳播 正弦電磁波方程： ? 正弦電磁場，沿 +z方向的均勻平面波解（復(fù)數(shù)形式） 分析： 假定平面波的傳播方向?yàn)?z方向，等相位面為 XY平面 ,電場為 X軸方向，且它僅為 z的函數(shù)，則電場和磁場可表示為： 正弦均勻平面波方程： 方程的通解： 方程的實(shí)際解： (由于無界媒質(zhì)中不存在反射波 ) 右邊第一項(xiàng)表示沿 +z方向傳播 右邊第二項(xiàng)表示沿 z方向傳播 波阻抗 二、均勻平面波的傳播特性 由于： 可得： 振幅 時(shí)間相位 空間相位 初相 相位，代表場的波動(dòng)狀態(tài) 圖 63 理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的 電場和磁場空間分布 上邊兩式表明： 正弦均勻平面電磁波的電場和磁場在空間上互相垂直，在時(shí)間上是同相的，它們的振幅之間有一定的比值，此比值取決于煤質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。 Ex Hy z 上圖表示 t = 0 時(shí)刻 ， 電場及磁場隨空間的變化情況 。 無耗媒質(zhì)中，均勻平面波的主要參數(shù)： 相位： 代表場的波動(dòng)狀態(tài) 周期、頻率、波長： 波數(shù)： 指單位距離上的相位變化 振幅 時(shí)間相位 空間相位 初相 媒質(zhì)本征阻抗（波阻抗） 2p fk????? ?? ? ?相速：等相位面行進(jìn)的速度 復(fù)坡印廷矢量： 平均坡印廷矢量： 表明： 與傳播方向垂直的所有平面上，平均功率密度相同，即在傳播過程 中無衰減。因此理想媒質(zhì)中的均勻平面電磁波是等振幅波。 電場能量密度和磁場能量密度的瞬時(shí)值： 表明： 任一時(shí)刻電場能量密度和磁場能量密度相等，各為總電磁能量一半。 電磁能量平均值： 能量傳播速度： 表明： 均勻平面電磁波的能量傳播速度等于相速。 z P161 例 61 略 補(bǔ)充例題： P203作業(yè) ?62 167。 導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面電磁波 一、導(dǎo)電媒質(zhì)中平面電磁波的傳播特性 ??????????????????????????????????11211222??????????????衰減常數(shù) 導(dǎo)電媒質(zhì)波阻抗 ????????????jccejj????????????2114~0a r c t a n211412????????????????????
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