Bài giảng Trường điện từ - Chương 5: Bức xạ điện từ

Nội dung text: Bài giảng Trường điện từ - Chương 5: Bức xạ điện từ

1. Trường điện từ ª Chương 1 : Khái niệm & phtrình cơ bản của TĐT ª Chương 2 : Trường điện tĩnh ª Chương 3 : TĐT dừng ª Chương 4 : TĐT biến thiên ª Chương 5 : Bức xạ điện từ 1
2. Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng 4. Tính định hướng 5. Nguyên lý tương hỗ 2
3. 1. Khái niệm ª Bức xạ điện từ ° TĐT biến thiên lan truyền dưới dạng sóng điện từ ° Công suất điện từ phụ thuộc : độ lớn & tốc độ biến thiên của nguồn, cấu trúc nguồn và môi trường ° Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật ª Thế vectơ của dòng điện dây jt I() t Ic Ie I() t r v Iej() t r v I e j r v c  1 r  1 jkr A 4 rv I() t dl A Ie dl k  v 2  L 4 L r ª Miền khảo sát ° miền gần (miền cảm ứng): r > l 3
4. Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng ª Phân bố của trường điện từ ª Miền gần ª Miền xa 4
5. ª Phân bố của trường điện từ Nguyên tố anten thẳng là dây dẫn thẳng, mãnh, chiều dài l << l và mang dòng điều hòa lr i( t ) Im cos( t ) như nhau trên toàn bộ anten 1 Ie jkr ° Thế vectơ : A Ie jkR dli li 44 L Rrzz ° TĐT : 1 H  rotA H i 1 (I, g = 0) E j rotH Err i E i He lIk2 sin ()j 1 jkr  4 kr kr22 3 Ee jlIkcos () j 1 jkr r 2  k2 r 2 k 3 r 3 3 Ee jlIksin () 11 j jkr  4  kr k2 r 2 k 3 r 3 5
6. ª Miền gần Do r : 1 1 1 , e jkr 1 2 r kr k2 r 2 k 3 r 3 H H i E Err i E i H lI sin  4 r2 E jlI cos r 2 r3 E jlI sin  4 r3 Sóng điện & sóng từ lệch pha nhau 90o, công suất điện từ trung bình bằng 0 : lan truyền công suất điện từ có tính dao động 6
7. ª Miền xa °Phân bố sóng °Công suất bức xạ 7
8. °Phân bố sóng Do r :, 1 1 1 H H i E E i 2 r kr k2 r 2 k 3 r 3     jjrr2 với jlIksinvv jlIk sin H 44 rr e, E  e EZHZ cc ,  1  o H 2rv lIm sin cos(  t r  90 ) i 1  o E Zcm2rv lIsin cos(  t r  90 ) i Nhận xét :  phương : sóng điện từ ngang  biên độ : suy giảm theo qui luật 1/r  pha : mặt đồng pha là mặt cầu vp = v  tính định hướng : do biên độ  sinq bức xạ cực đại khi q=90o và cực tiểu khi q=0o,180o 8
9. ° Công suất bức xạ  Vectơ Poynting : P E H Pirr 2 PZHrc 0 Nhận xét : Bức xạ luôn truyền từ ‘nguồn’ ra miền bxạ 2 2 2 P ZlIm sin  cos2 ( t  r 90o ) rc422r v 2 2 2 PZ lIm sin  rc822r  Công suất bức xạ : cs điện từ trung bình gửi qua 1 mặt cầu tâm là nguyên tố anten (r >> l) P P dS P dS bx SS r 1 22 Pbx 3  Z c I m ( l ) 1222 Pbx 23 R bx I m,() R bx  Z c l 2 2 Nhận xét : Pbx tỉ lệ nghịch với l ,  f : dùng cao tần 9
10. Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng (tự đọc) 4. Tính định hướng Tính định hướng là khả năng tập trung bức xạ vào 1 hướng và yếu đi ở những hướng khác ª Cường độ bức xạ ª Cường độ bức xạ chuẩn ª Độ định hướng 10
11. ª Cường độ bức xạ u là công suất điện từ trung bình gửi trên 1 đơn vị góc đặc theo hướng khảo sát dS d () steradian r 2 2 u Prr dS d  P r (/)W sterad Ví dụ : nguyên tố anten thẳng l2 I 2sin 2 l 2 I 2 sin 2 P Zmm u Z r c882r 2 c 2 u = u(q,f) thường độc lập với r 11
12. ª Cường độ bức xa chuẩn un un u umax Ví dụ : nguyên tố anten thẳng lI2 2sin 2  uZ m c 8 2 lI22 uZm max c 8 2 2 un sin  12
13. ª Độ định hướng D D unmax u ntb 2 u 1 u sin d  d  ntb4 00 n 4 unmax D 2 usin d  d  00 n Ví dụ : nguyên tố anten thẳng có 2 un = sin q, unmax = 1 2 u 1 sin2  sin  d  d  2 3 ntb 4 00 D unmax u ntb 1,5 Cường độ bức xạ cực đại sẽ gấp 1,5 lần cường độ bức xạ trung bình khi bức xạ rãi đều theo mọi hướng 13
14. Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng 4. Tính định hướng 5. Nguyên lý tương hỗ (tự đọc) 14