Bài giảng Trường điện từ - Chương 4: Trường điện từ biến thiên - Lecture 10: Sóng điện từ phẳng đơn sắc - Trần Quang Việt

Nội dung text: Bài giảng Trường điện từ - Chương 4: Trường điện từ biến thiên - Lecture 10: Sóng điện từ phẳng đơn sắc - Trần Quang Việt

1. Chương 4 – Trường điện từ biến thiên Lecture-10: Sóng điện từ phẳng đơn sắc [8. Use phasor techniques and apply Maxwell’s equations to analyze uniform plane-wave propagation and attenuation in various medium. Calculate Poynting vector]  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.4. Sóng điện từ phẳng đơn sắc 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng 4.4.2. Sóng ĐTPĐS trong điện môi và vật dẫn 4.4.3. Sóng ĐTPĐS truyền theo phương bất kỳ và sự phân cực  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 1
2. 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng  Xét sóng điện từ phẳng truyền theo phương z:  E = E(z,t)ax  H = H(z,t)ay    E = Eax . Do trường điều hòa biểu diễn phức:    H = Hay . Áp dụng hệ PT Maxwell:        H rot H = ( +j  ) E z =( +j  ) E        E rot E = -j H z =-j H  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng   2 E  2 j(  j  ) E 0 (1) z   j E H (2)  z 2 Đặt: =j ()  j  = j ()  j    2 E   (1)  2 E 0 E Me z + Ne  z z 2  1 (2) H [Me z Ne  z ] (j/)   j MN z  z Đặt:  H e e     TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 3
3. 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng [2] Vận tốc pha: 1/ 2 2  2 vp 1 1 ( m / s )   Vận tốc pha phụ thuộc vào tần số sóng có tần số khác nhau thì vận tốc pha khác nhau “Dispersion” khi sóng chứa một dãi tần số (thực tế: AM, FM, TV, .) [3] Bước sóng: 1/ 2 2 2 2   1 1 (m ) f    TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng [4] Trở sóng:   EE j j  j    |  |e (  ) HH   j  [5] Độ xuyên sâu: 1 2  (m)   TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 5
4. 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng  Mật độ công suất điện từ trung bình của sóng ĐTPĐS  1     1   P Re{ E H } Re{ E H } as 2 2   12 1 P | E | Re{ } as 2    1 2 P | H | Re{ } a s 2  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.4.1. Sóng ĐTPĐS và các đại lượng đặc trưng  Bài tập áp dụng: - Ràng buộc các đại lượng đặc trưng của sóng & môi trường - Quan hệ E, H - Mật độ CSĐT trung bình & CSĐT trung bình  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 7
5. 4.4.2. Sóng ĐTPĐS trong điện môi và vật dẫn . Điện trở DC & AC của vật dẫn: I Imcos(t) a a J J I Im a2 a2 0 a r 0 a r    RDC R AC  S DC SAC .2 a   Trường hợp 4: môi trường dẫn lý tưởng ( ) Không có sóng điện từ trong môi trường dẫn lý tưởng  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.4.3. SĐTPĐS truyền theo phương bất kỳ và sự phân cực  Trường hợp tổng quát sóng phẳng đơn sắc truyền theo phương bất kỳ, chú ý đây là sóng TEM nên E, H & hướng truyền sóng như hình vẽ: . Các mặt đồng pha: u=r.as =const r=xax y a y z a z . Phương trình sóng tới:   u  u E=M1e a1 M 2 e a 2  1   H= []as E  Với: as [] a1 a 2  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 9
6. 4.5. SĐTPĐS truyền theo phương bất kỳ và sự phân cực . Phân cực quay: tròn hoặc elip  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 4.5. SĐTPĐS truyền theo phương bất kỳ và sự phân cực . Phân cực quay: tròn hoặc elip  TranTrần Quang ViệtViet – BMCSFaculty – ofKhoa EEE Điện – HCMUT-Semester – ĐHBK Tp.HCM 1/12-13 11