Bài giảng trường điện từ chương 5 bức xạ điện từ

Nguyên tố anten thẳng 3.. Nguyên tố anten vòng 4.. Nguyên lý tương hỗ... Nguyên tố anten thẳng ª Phân bố của trường điện từ ª Miền gần ª Miền xa... Nguyên tố anten thẳng 3.. Nguyên

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

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

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

ª Miền khảo sát

° miền gần (miền cảm ứng): r << l

° miền xa (miền bức xạ): r >> l

( ) c j t

I t   I Ie 

( )

I t  r v  Ie    I e 

1

L

A  Ie dl k  v  

1

L

A    I t  dl

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

5

ª Phân bố của trường điện từ

jkr jkR

L

Ie





1

H   rotA  H i 

Nguyên tố anten thẳng là dây dẫn thẳng, mãnh, chiều dài l << l và mang dòng điều hòa

( ) m cos( )

i t  I   t 

như nhau trên toàn bộ anten

° TĐT :

1

r r j

E   rotH  E i  E i 

2

2 2

lIk

kr k r

H     e

3

2 2 3 3

E      e

3

2 2 3 3

E        e

( I , g = 0)

ª Miền gần

2 2 3 3

2

: r kr , jkr 1

H  H i 

r r

E  E i  E i 

2

sin 4

lI r

H   

3

cos 2

jlI

E    

3

sin 4

jlI r

E    

Sóng điện & sóng từ lệch pha nhau 90 o , công suất

điện từ trung bình bằng 0 : lan truyền công suất điện

từ có tính dao động

7

ª Miền xa

°Phân bố sóng

°Công suất bức

xạ

°Phân bố sóng

Nhận xét :

 phương : sóng điện từ ngang

 biên độ : suy giảm theo qui luật 1/r

 pha : mặt đồng pha là mặt cầu

… v p = v

2 2 3 3

2

Do r     H  H i E   E i 

2

H    e  E    e 

E  Z H Zc , c   

với

1

2 r m sin cos( v 90 )o

H   lI   t   r    i

1

2 sin cos( 90 )o

E  Z  lI   t   r    i

9

° Công suất bức xạ

 Vectơ Poynting :

r r

P   E H  P i

2 2 2

2 2

4m cos ( 90 )

P  Z    t   r   

2 2 2

2 2

sin 8

m

l I

Nhận xét : Bức xạ luôn truyền từ ‘nguồn’ ra miền bxạ

 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

P  R I R   Z l 

Nhận xét : P bx tỉ lệ nghịch với l 2 ,  f 2 : dùng cao tần

1 3

Pbx   Z Ic m( l  )

2

0

P  Z H 

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

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

r

 

r

Ví dụ : nguyên tố anten thẳng

u = u(q,f) thường độc lập với r

2

u  P dS d   P r ( W sterad / )

ª Cường độ bức xa chuẩn u n

2

sin 8

m c

l I





Ví dụ : nguyên tố anten thẳng

2

sin

n

max

n

u  u u

2 2

8

m c

l I



13

ª Độ định hướng D

max

Ví dụ : nguyên tố anten thẳng có

max 2

0 0

4 sin

n n

u D

 



  



 

2

2 1

ntb

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

2 1

4 0 0

untb      un sin    d d

u n = sin 2 q, u nmax = 1

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)