[电磁场与电磁波]-第五章-均匀平面波在无界媒质中的传播.ppt

第5章均匀平面波在无界空间中的传播E本章内容
5.1理想介质中的均匀平面波
5.2电磁波的极化
5.3导电媒质中的均匀平面波
5.4色散与群速
5.5均匀平面波在各向异性媒质中的传播5.1理想介质中的均匀平面波由于电场和磁场的另外两个分量满足标量的亥姆霍兹方程设电场只有x分量，即由，可得1.均匀平面波的传播参数（2）波长和相位常数（3）相速（波速）2、能量密度与能流密度3、理想介质中的均匀平面波的传播特点例5.1.1频率为9.4GHz的均匀平面波在聚乙烯中传播，设其为无耗材料，相对介电常数为εr=2.26。若磁场的振幅为7mA/m，求相速、波长、波阻抗和电场强度的幅值。因，故例5.1.3频率为100Mz的均匀电磁波，在一无耗媒质中沿+z方向传播，其电场。已知该媒质的相对介电常数εr=4、相对磁导率μr=1，且当t=0、z=1/8m时，电场幅值为10－4V/m。试求电场强度和磁场强度的瞬时表示式。所以解：电场强度的复数表示式为沿+z方向传播的均匀平面波式中A为常数。求：（1）波矢量；（2）波长和频率；（3）A的值；（4）相伴电场的复数形式；（5）平均坡印廷矢量。（2）5.2电磁波的极化5.2.1极化的概念一般情况下，沿+z方向传播的均匀平面波，其中条件：或5.2.3圆极化波右旋圆极化波其它情况下，令例5.2.1说明下列均匀平面波的极化方式。5.2.5极化波的分解 电磁波的极化在许多领域中获得了广泛应用。如：由场的复数形式判别其极化状态的方法其中均为实矢量（2）圆极化，因为圆极化时例5.2.2判断下列均匀平面波的极化方式。
（1）（2）5.3导电媒质中的均匀平面波沿z轴传播的均匀平面波解为本征阻抗相速不仅与媒质参数有关，而且与电磁波的频率有关平均坡印廷矢量弱导电媒质：良导体：趋肤效应：电磁波的频率越高，衰减系数越大，高频电磁波只能
存在于良导体的表面层内，称为趋肤效应。铜：表5.3.1一些金属材料的趋肤深度和表面电阻例5.3.1一沿x方向极化的线极化波在海水中传播，取+z轴
方向为传播方向。已知海水的媒质参数为εr=81、μr=1、
σ=4S/m，在z=0处的电场Ex=100cos(107πt)V/m。求：
（1）衰减常数、相位常数、本征阻抗、相速、波长及趋肤深度；
（2）电场强度幅值减小为z=0处的1/1000时，波传播的距离
（3）z=0.8m处的电场强度和磁场强度的瞬时表达式；
（4）z=0.8m处穿过1m2面积的平均功率。故衰减常数（2）令e-αz＝1/1000，即eαz＝1000，由此得到电场强度幅值减小为z=0处的1/1000时，波传播的距离（4）在z=0.8m处的平均坡印廷矢量例5.3.2在进行电磁测量时，为了防止室内的电子设备受外界电磁场的干扰，可采用金属铜板构造屏蔽室，通常取铜板厚度大于5δ就能满足要求。若要求屏蔽的电磁干扰频率范围从10KHz到100MHZ，试计算至少需要多厚的铜板才能达到要求。铜的参数为μ=μ0、ε=ε0、σ=5.8×107S/m。5.4色散与群速两个振幅均为Em、角频率分别为0+和0－、相位常数分别为0+和0－的同向行波z——无色散例5.3.2载频为f=100kHz的窄频带信号在海水中传播，试求群速。第五章小结电磁场中的一些重要参数相速v：电磁波的等相位面在空间中的移动速度条件：或2、圆极化波其它情况下，令五、导电媒质中的均匀平面波2、弱导电媒质中均匀平面波的特点良导体：趋肤深度（）：电磁波进入良导体后，其振幅下降到表面处振幅的1/e时所传播的距离。六、色散与群速