電動(dòng)力學(xué)課件有導(dǎo)體存在時(shí)電磁波的傳播

1、有導(dǎo)體存在時(shí)電磁波的傳播重點(diǎn)建設(shè)課程13 有導(dǎo)體存在時(shí)電磁波的傳播引言（1）真空或介質(zhì)中電磁波傳播可視為無能量損耗，電磁波無衰減；（2）電磁波遇到導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)自由電子在電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，形成電流，電流產(chǎn)生焦耳熱，使電磁波的能量不斷損耗，因此在導(dǎo)體內(nèi)部電磁波是一種衰減波；（3）在導(dǎo)體中，交變電磁場(chǎng)與自由電子運(yùn)動(dòng)相互作用，使導(dǎo)體中電磁波傳播不同于真空或介質(zhì)中電磁波的傳播形式。機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 2一導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷分布 在變化電磁場(chǎng)中，導(dǎo)體不再處于靜電平衡狀態(tài)，必然有體電荷分布， 分布隨時(shí)間變化形成電流，產(chǎn)生附加變化電磁場(chǎng)，形成導(dǎo)體內(nèi)總電磁場(chǎng)分布，又影響 。1靜電場(chǎng)中導(dǎo)體上的電荷分

2、布 靜電平衡時(shí)，電荷僅分布在表面上，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷，且電場(chǎng)強(qiáng)度垂直導(dǎo)體表面。 2變化場(chǎng)情況下的電荷分布本節(jié)僅討論均勻?qū)w。機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 3為特征時(shí)間或馳豫時(shí)間，表示 減小到 所需時(shí)間。3良導(dǎo)體條件對(duì)于靜電場(chǎng)良導(dǎo)體內(nèi) ，電荷僅分布在導(dǎo)體表面薄層內(nèi)。機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 4二導(dǎo)體內(nèi)的電磁波1基本方程（導(dǎo)體內(nèi)部） 良導(dǎo)體中電流也在表面薄層內(nèi)分布，一般仍用體電流分布來解決問題。 注意：用了體電流分布，面電流必須視為零。在特殊情況下采用面電流分布時(shí)，就不能再考慮體電流分布。時(shí)諧（定態(tài)）與介質(zhì)中相比僅多了 一項(xiàng)。機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 52導(dǎo)體中的平面波解（

3、1）引入復(fù)介電場(chǎng)數(shù) 實(shí)部為位移電流的貢獻(xiàn)；虛部為傳導(dǎo)電流的貢獻(xiàn)，引起能耗（耗散功率 ）。 因此，定態(tài)波方程組與介質(zhì)中定態(tài)波方程組形式上完全一樣 。（2）直接寫出亥姆霍茲方程 （ 3）平面波解仍可寫作機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 63 、 的意義及表示式（1）平面電磁波解改寫為：- 描述波振幅在導(dǎo)體內(nèi)的衰減程度衰減常數(shù)傳播常數(shù)- 描述波空間傳播的位相關(guān)系（2） 、 與 間的關(guān)系式機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 由 ？7設(shè)介質(zhì)中波矢為 ，導(dǎo)體中為 ，則 ，并設(shè) 在 平面，即 ；上節(jié)（2.4）式仍然適用，即 ， 。 （即 分界面指向?qū)w內(nèi)部，波沿 方向衰減）機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)

4、束 由 （3）平面波從介質(zhì)入射到導(dǎo)體表面8由 解出：令 與 軸夾角為 ，由 得 ，從而定出 機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 9 ，相速為 。 對(duì)良導(dǎo)體情況： ， ， 、 幾乎同方向。（推導(dǎo)過程：因?yàn)?，則 ， 又 ，對(duì)導(dǎo)體 所以 。） 對(duì)正入射： ，機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 10 與 均沿z軸正方向；介質(zhì)中 ，所以良導(dǎo)體情況下： （ ）。 三穿透深度和趨膚效應(yīng)波幅降至原值 的傳播距離1穿透深度在導(dǎo)體中的平面波為（在 情況下）良導(dǎo)體機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 112趨膚效應(yīng)： 對(duì)于良導(dǎo)體，當(dāng)電磁波頻率為交變頻率時(shí)，電磁場(chǎng)及交頻電流集中在導(dǎo)體表面薄層。例如，當(dāng) 兆赫，銅3導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)與電場(chǎng)的關(guān)系機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 對(duì)良導(dǎo)體12且 ， 因此，電場(chǎng)與磁場(chǎng)有 的相位差。 振幅比： 則有 ； 在真空或介質(zhì)中 ，兩者比較可見導(dǎo)體中磁場(chǎng)比真空或介質(zhì)中磁場(chǎng)重要的多，金屬中電磁能主要是磁場(chǎng)能量。機(jī)動(dòng) 目錄 上頁 下頁