lecture12i導(dǎo)體上電磁波的傳播

1、導(dǎo)體上電磁波的傳播電磁能量在不同介質(zhì)中的形式與特點：絕緣介質(zhì)中：無能量損耗,形式為極化能,磁化能 電磁波無衰減導(dǎo)體中：有能量損耗,形式為焦耳熱能 電磁波為衰減波 導(dǎo)體內(nèi)自由電荷分布1.靜電條件下的導(dǎo)體a.導(dǎo)體內(nèi)部不帶電b.電荷分布于導(dǎo)體表面2.迅變電場條件下的導(dǎo)體a.電場與電荷分布b.電場與電流c.電流與電荷分布體內(nèi)的電荷d.電荷守恒定律e.電荷分布方程電荷密度隨時間指數(shù)衰減特征時間：f.良導(dǎo)體條件迅變電場在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電荷堆積，電場消失將導(dǎo)致電荷堆積消失，電場的周期越大 越大，越滿足低頻電場作用下的導(dǎo)體可視為良導(dǎo)體一般金屬的特征時間X 射線波段 導(dǎo)體內(nèi)的電磁波1.導(dǎo)體內(nèi)的電流和電場2.導(dǎo)體內(nèi)的

2、麥氏方程3.線性介質(zhì)(導(dǎo)體)中的定態(tài)電磁波由麥氏方程得4.傳導(dǎo)電流平均耗散功率密度：與 同相5.位移電流與 相差 90 度位相平均耗散功率密度：位移電流不消耗功率！6.復(fù)介電常數(shù)位移電流傳導(dǎo)電流能量耗散能量存儲7.導(dǎo)體內(nèi)波動方程復(fù)波矢8.復(fù)波矢9.導(dǎo)體中的平面電磁波：相位常數(shù)：衰減常數(shù)實際是頻率的函數(shù) 趨膚效應(yīng)和穿透深度1.迅變電磁場下導(dǎo)體的電流分布a.電磁波只能透入導(dǎo)體表面薄層，電磁波 主要在導(dǎo)體以外的空間或介質(zhì)中傳播； 即，導(dǎo)體對電磁波具有反射性b.導(dǎo)體內(nèi)部電荷密度為零,表層電荷在電磁場 作用下形成表層電流，并消耗電磁能量2.平面電磁波垂直入射導(dǎo)體導(dǎo)體介質(zhì)b.入射面 界面a.c.d.良導(dǎo)體

3、中的良導(dǎo)體利用2c可得相同結(jié)果3.電磁波非垂直入射于良導(dǎo)體良導(dǎo)體真空a.由邊界條件得b.良導(dǎo)體c.真空中良導(dǎo)體結(jié)論：同垂直入射結(jié)果相同4.趨膚深度 :波幅降為初始振幅 的傳播距離討論：a.電磁波頻率過高( 如高頻X射線或射線), 良導(dǎo)體條件失效,導(dǎo)體內(nèi)部將出現(xiàn)電荷分布,導(dǎo) 體相當于普通介質(zhì)對于良導(dǎo)體b.一般金屬對于波頻 的電磁波都是良導(dǎo)體頻率越高，電磁波深入導(dǎo)體越淺，相應(yīng)高頻電流成為表面電流;頻率越低,電流越深入導(dǎo)體內(nèi)5.導(dǎo)體中電磁波的電場和磁場a.對于任意介質(zhì)b.對于導(dǎo)體c.對于良導(dǎo)體與 相位相差d.良導(dǎo)體一般均勻介質(zhì)電場與磁場相位差電場與磁 場關(guān)系幅值比結(jié)論：金屬中磁場能量是電磁波的主要能量6.良導(dǎo)體在高頻電磁波下的表面電阻a.高頻電磁波引起導(dǎo)體表面電流b.c.導(dǎo)體內(nèi)平均功耗密度d.導(dǎo)體表面單位面積平均功耗 導(dǎo)體表面上的反射1.電磁波由真空垂直入 射于導(dǎo)體表面真空導(dǎo)體2.幅值關(guān)系真空中：導(dǎo)體中：同相位3.由1和2得4.反射率反射系數(shù)越大電導(dǎo)率越高電磁波頻率越低結(jié)論：反射系數(shù) 結(jié)論2.對于低頻電磁波( ),一般金屬都為良導(dǎo)體1.良導(dǎo)體體內(nèi)無電荷分布，電荷只分布于良導(dǎo)體 的表面3.高頻電磁波可在導(dǎo)體表面產(chǎn)生高頻電流， 頻率越高，電流越趨于導(dǎo)體表面；通過電流 電磁場將能量傳給導(dǎo)