《第次课有导体存在时电磁波的传播.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第次课有导体存在时电磁波的传播.ppt（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、上一节课的主要内容,1. 反射和折射定律,2.菲涅耳公式,3.全反射,4.3 有导体存在时电磁波的传播 Electromagnetic Wave Propagation in Conduction Medium,引言 （1）真空或介质中电磁波传播可视为无能量损耗，电磁波无衰减； （2）电磁波遇到导体，导体内自由电子在电场的作用下运动，形成电流，电流产生焦耳热，使电磁波的能量不断损耗，因此在导体内部电磁波是一种衰减波； （3）在导体中，交变电磁场与自由电子运动相互作用，使导体中电磁波传播不同于真空或介质中电磁波的传播形式。,一导体内的自由电荷分布,在变化电磁场中，导体不再处于静电平衡状态，必然有
2、体电荷分布， 分布随时间变化形成电流，产生附加变化电磁场，形成导体内总电磁场分布，又影响 。,1静电场中导体上的电荷分布,静电平衡时，电荷仅分布在表面上，导体内部无电荷，且电场强度垂直导体表面。,2变化场情况下的电荷分布,本节仅讨论均匀导体。,为特征时间或驰豫时间，表示 减小到 所需时间。,3良导体条件,二导体内的电磁波,1基本方程（导体内部）,2导体中的平面波解,（1）引入复介电场数,实部为位移电流的贡献；虚部为传导电流的贡献，引起能耗（耗散功率 ）。 因此，定态波方程组与介质中定态波方程组形式上完全一样 。,（2）直接写出亥姆霍兹方程,（ 3）平面波解仍可写作,3 、 的意义及表示式,（1
3、）平面电磁波解改写为：,（2） 、 与 间的关系式,（3）平面波从介质入射到导体表面,（即 分界面指向导体内部，波 沿 方向衰减）,三穿透深度和趋肤效应,对正入射： ，,良导体情况下： （ ）。,2趋肤效应： 对于良导体，当电磁波频率为交变频率时，电磁场及交频电流集中在导体表面薄层。,穿透深度与电导率及频率的平方根成反比例如对铜来说， 5 107S m-1，当频率为 50Hz时， 0.9cm；当频率为 100MHz时， 0.7 10-3cm由此可见，对于高频电磁波，电磁场以及和它相作用的高频电流仅集中于表面很薄一层内，这种现象称为趋肤效应 .,3导体内磁场与电场的关系,对良导体,且 ， 因此，
4、电场与磁场有 的相位差,则有 ；,在真空或介质中 ，两者比较可见导体中磁场比真空或介质中磁场重要的多，金属中电磁能主要是磁场能量.,和绝缘介质情形一样，应用边值关系可以分析导体表面上电磁波的反射和折射问题在一般入射角下，由于导体内电磁波的特点使计算比较复杂垂直入射情形计算较为简单，而且已经可以显示出导体反射的特点因此这里只讨论垂直入射情形,四导体表面上的反射,设电磁波由真空入射于导体表面，在界面上产生反射波和透入导体内的折射波垂直入射情形，电磁场边值关系为,反射系数,例2.计算高频下良导体的表面电阻.,解:由于趋肤效应，高频下仅在导体表面薄层内有电流通过取z轴沿指向导体内部的法线方向导体内体电流密度为,这电流分布于表面附近厚度-1的薄层内,由于深人到导体内部(z)时, J的数值已很小，所以也可以把这积分写为由z= 0到z = 积分,其中E0为表面上的电场值,导体内平均损耗功率密度为,导体平均损耗功率为,导体在高频下的电阻相当于厚度为的薄层的直流电阻,把1/代入得,本次课的主要内容,1.导体中的平面波解,良导体情况下： （ ）。,2.穿透深度和趋肤效应,穿透深度,对于良导体，当电磁波频率为交变频率时，电磁场及交频电流集中在导体表面薄层。,3导体内磁场与电场的关系,导体中磁场比真空或介质中磁场重要的多，金属中电磁能主要是磁场能量,4导体表面上的反射,作业：习题7,