电动力学课件有导体存在时电磁波的传播

1、有导体存在时电磁波的传播重点建设课程13 有导体存在时电磁波的传播引言（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。机动 目录 上页 下页 返回 结束 2一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

2、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。机动 目录 上页 下页 返回 结束 3为特征时间或驰豫时间，表示 减小到 所需时间。3良导体条件对于静电场良导体内 ，电荷仅分布在导体表面薄层内。机动 目录 上页 下页 返回 结束 4二导体内的电磁波1基本方程（导体内部） 良导体中电流也在表面薄层内分布，一般仍用体电流分布来解决问题。 注意：用了体电流分布，面电流必须视为零。在特殊情况下采用面电流分布时，就不能再考虑体电流分布。时谐（定态）与介质中相比仅多了 一项。机动 目录 上页 下页 返回 结束 52导体中的平面波解（

3、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）平面波解仍可写作机动 目录 上页 下页 返回 结束 63 、 的意义及表示式（1）平面电磁波解改写为：- 描述波振幅在导体内的衰减程度衰减常数传播常数- 描述波空间传播的位相关系（2） 、 与 间的关系式机动 目录 上页 下页 返回 结束 由 ？7设介质中波矢为 ，导体中为 ，则 ，并设 在 平面，即 ；上节（2.4）式仍然适用，即 ， 。 （即 分界面指向导体内部，波沿 方向衰减）机动 目录 上页 下页 返回 结

4、束 由 （3）平面波从介质入射到导体表面8由 解出：令 与 轴夹角为 ，由 得 ，从而定出 机动 目录 上页 下页 返回 结束 9 ，相速为 。 对良导体情况： ， ， 、 几乎同方向。（推导过程：因为 ，则 ， 又 ，对导体 所以 。） 对正入射： ，机动 目录 上页 下页 返回 结束 10 与 均沿z轴正方向；介质中 ，所以良导体情况下： （ ）。 三穿透深度和趋肤效应波幅降至原值 的传播距离1穿透深度在导体中的平面波为（在 情况下）良导体机动 目录 上页 下页 返回 结束 112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。例如，当 兆赫，铜3导体内磁场与电场的关系机动 目录 上页 下页 返回 结束 对良导体12且 ， 因此，电场与磁场有 的相位差。 振幅比： 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。机动 目录 上页 下页