(完整word版)电磁振荡与电磁波(word文档良心出品)

1、第十二章电磁波本章基本要求了解电磁波的性质。§ 12-1 电磁振汤A R 振荡电路1.电磁振荡最简单的LC回路（无阻尼自由振荡电路）K一 B, e 对 C充电，一 Q0K-A, C上的q,电路中的I都将作周期性振荡电磁振荡。 理想情况：无阻尼自由电磁振荡。如上图，IQWWm都作周期性振澡"I =0,"T,I =I0 tJ, I =0，Q =Q04 Q =02 Q - Qo3.与弹簧振子类比（力、电对比）类比：q、 x, We- Ep, Wm、 Ek电磁振荡方程1.力电对比法:q1 o电场目匕：W4 =,弹性势能： Wp =- kx , 1 212磁场能：Wm=LI

2、2,动能：Ek=mv2 22Cp 21,一 .q :-x,k, Q0 :AC与振动方程类比:2.d2xdtI 2d2qdt2分析:Uc解：x = Acos( t :)LCdtdt解：q = Q0 cos( t :) = -Ld2qdt2LCdt,2 d q q-2"一GO =/ ,LC3.电磁振荡的周期和频率电流：I3T-Q0 sin( . t :) = I0 cos( t )24.电磁场的能量电场能:We2_q-2Qo磁场能:总能量:2C2Ccos2( t ：)LIW =WeWmLI_ 2Qo22Csin2( t :)2Qsin2( .t )2C电磁场能量守恒§122 电

3、磁波.电磁波的产生与传播1. 波源：振荡偶极子要求：振荡LC回路开放能向外辐射能量 频率高。辐射功率:开放式振荡电路一天线一振荡偶极子:p = ql = lQ 0 cos( t +中:)=p0 cos( t : )2.传播：变化的磁场激发电场：变化的电场激发磁场：设电磁波源为交变的电流或电场，则：交变的电场激发交变的磁场，交变的磁场又激发交变的电场如图，E,H,r相互垂直，由麦克斯韦方程组可算得：2一 J p0 1 sin -rE(r,t) = p0cos (t -)4二 rup0 2sinrH(r,t)= cos (t )4二 ru1为球面波方程。式中，u =；=,为电磁波速。很大时，振幅中

4、的及sin日可看作恒量，则：rE = E0 cos (t )u为平面简谐波方程rH =H0cos (t -) u.平面电磁波的性质1. 电磁波是横波；2. E和H振动的相位相同;3. E H的量值关系：ElE = J«H4.沿给定方向传播的电磁波，E和H分别在各自的平面上振动（偏振性）5.电磁波的传播速度取决于媒质的性质:6.电磁波的频率等于振荡电偶极子的频率,E和H的振幅都与频率的平方成正比。电磁波的能量辐射能：以电磁波的形式传播的能量;能量密度：w = we wm2.能流密度S （坡印廷矢量，辐射强度）：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积 的辐射能。W = w dA dl =

5、 w dA udtc W wdAudtS = dA dt dA dt)u = EHdA(-u)S = EH16二 2 r4 sin 12 r2 COs '( t -)udl = udt平均能流密度:STSdtT 01 ),冒T0一3242 -口 p0, sin -2 216 r2 cosr(t -)dtu2 232 r3.辐射功率:单位时间内辐射出去的能量P = Sd： = Sr2 sin 汨曲：=_ 24 -2 -P0 sin 12 216 rcos2 (t - r )r2 sin-d-d :uP 二 f'4 cos2r'(t -) u24J P0 , 112 二 u例1 .某广播电台的平均辐射功率 P = 15KW，假定辐射出去的能流均匀地分布在以电台为中心的半个球面上。1)求离电台r =10Km处的辐射强度；2)若r=10Km处的 电磁波可看作平面波，求该处的电场强度的磁场强度的振幅。解：1) S =2.39 10 ”(J m -2 s1 )2) E0 = 0.134(Vm), c ；。H0= _2S-= 4.47 父10弋 Am)*0§123电磁波谱(略)本章小结1、电磁波的产生。2、电磁波的性质：(1) 电磁波是横波，电矢量 E与磁矢量H都与电磁波的传播方向垂直。(2) E与H