单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,CQU,CHONGQING UNIVERSITY,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,CQU,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,8.2,单元偶极子的电磁场,8.2.1,电偶极子的辐射,一、天线的形成,以平行板电容器和长直载流螺线管为例可知,即增加电容器极板间距d，缩小极板面积S，减少线圈数N，就可到达上述目的，具体方式如下图。,图,电偶极子天线的形成的演示,从,LC,电路的振荡频率,式可知，要提高振荡频率,就必须降低电路中的电容值和电感值。,二,.,电磁辐射的过程,当电偶极子,p=qd,以简谐方式振荡时向外辐射,电磁波,图,8.2.2,电偶极子天线,可见，开放的LC电路就是大家熟悉的天线！将原来储存在电感电容中的电磁能量释放到空间中，当有电荷或电流在天线中振荡时，就激发出变化的电磁场在空中传播。,某一瞬间,E,线与,H,线在空间的分布,动态描述单元偶极子天线辐射形成的过程,时单元偶极子天线,E,线与,H,线分布,远离天线,P,点的动态位为：,8.2.2,单元偶极子的电磁场,单元偶极子天线的磁矢量,1.,天线尺寸远小于电磁波波长 ，在天线导线上不计推迟效应,单元偶极子是指一段载流导线，满足以下条件：,2.,天线尺寸远小于场点到天线的距离 ，可以认为场中任意点与导线上各处的距离相等。,3.,研究正弦电磁波,：,在球坐标系中,，,的三个分量为,由于,，可以认为场中任意点与导线上各处的距离相等。,近似有,磁场求解,电场求解,单位偶极子的电磁场,1.,单位偶极子的近区场,电偶极子的近区,E,与,H,线的分布,定义：的区域为,近区场区域,只考虑保留公式中的,特点：,无推迟效应,；,电场与静电场中电偶极子的场相同，磁场与恒定磁场中元电流的场相同，,似稳场,。,近区场量,比照静电场中电偶极子电场：,静电场项,感应项,近区内主要是电磁能量交换，忽略波的传播辐射。,电场与磁场相位相差,2.远区 亦称辐射区,因为,，含有 的高次项忽略,特点：,辐射区电磁场有,推迟效应,，为,TEM,波，与 在空间互相垂直，且垂直于传播方向，在时间上 与,同相位,，平均坡印亭矢量不为零，且指向沿,r,方向，说明远区场是,沿径向朝外传播,的，有能量沿径向朝四周辐射出去。,相位相同的点连成的面称为,等相位面,，辐射区的电磁波为,球面波,。,在等相面上，由于场量的振幅与,有关，因此它,是非均匀球面波,。,与 之比为一常数，有阻抗量纲，定义为媒质的,本征阻抗,或,波阻抗,，自由空间的波阻抗为：,及 与距离,r,成反比，因此比近区场衰减慢得多。因为电磁波是以球面波形式向四周扩散，,a,随着,r,的增大，能量分布到更大的球面上。当 时，电磁波便消失了。,