电磁辐射机理,82偶极子的场,83辐射功率及电阻

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电磁辐射的危害机理研究及其防护措施分析

电磁辐射的危害机理研究及其防护措施分析电磁辐射是电子产品已经在人们生活中不可避免的现象。

计算机、手机、传输塔、电视等高频电子设备广泛使用，电磁辐射已经成为了一个全球性难题。

对于长期在电子产品的辐射环境中生活和工作的人群，电磁辐射的危害问题越来越受到关注。

本文将介绍当前电磁辐射的危害机理，并提供一些可行的防护措施。

1. 电磁辐射的危害机理电磁辐射的危害机理如下：(1) 人体组织吸收电磁波的能量电磁波辐射震荡，会发生电子、离子激发和热量释放三个过程，也就是人体吸收电磁波的能量。

在此过程中，如果吸收能量超过一定量，就会对人体造成危害。

而某些实验研究表明长期受到低水平的微波辐射可能对人体产生长期的、潜在的危害。

(2) 身体发生电生理变化电磁波的辐射能够引起生物组织内部的电流流动，从而导致身体机能的改变。

荷兰艾因霍芬大学研究团队就在研究过程中发现，几乎每个人都会发生电磁波的电生理反应，而这可能意味着身体正在受到伤害。

(3) 电磁波影响基因的表达电磁波的干扰可能会影响人体基因的表达，长期影响会导致我们的基因被改变。

因此，电磁波的辐射不仅会对人类的健康造成影响，更有可能导致基因突变和其他失常变化。

2. 电磁辐射的防护措施电磁辐射的防护措施如下：(1) 电磁辐射监测通过电磁辐射监测设备，可以及时获取辐射环境数据。

监测结果可以帮助我们监测室内电磁辐射的强度值，如果发现辐射值超过国家标准，就需要及时采取措施进行处理。

(2) 电磁辐射隔离联系电磁辐射监测结果，可以采取有效的措施隔离电磁辐射。

例如，增加隔离层，避免电磁波直接影响到居住环境。

(3) 使用辐射检测器通过使用辐射检测器，可以随时检测辐射强度并能减少辐射量。

如能够采取有效的辐射减少措施，并使辐射强度达到规定标准，减少电子产品对人体造成的辐射伤害。

(4) 使用防辐射衣通过使用防辐射衣，可以有效地减少由电子产品辐射造成的身体危害。

防辐射衣是用放射性材料制成的，能够有效地抵制电磁辐射的危害。

电磁辐射产生的原理

电磁辐射产生的原理我们生活着的地球环境中，充斥着大量的电磁辐射，不过不用害怕，只有当电磁辐射达到一定程度的时候，才会对人体造成危害。

那么究竟电磁辐射产生的原理是什么呢？什么是电磁辐射？能量以电磁波的形式通过空间传播的现象，叫电磁辐射。

人类一直生活在电磁环境里。

地球表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射。

此外，太阳及其他星球也自外层空间源源不断地产生电磁辐射。

家用电器和电子设备在使用过程中都会产生各种不同波长和强度的电磁辐射。

电磁辐射产生的原理电磁辐射（有时简称EMR）的形式为在真空中或物质中的自传播波。

电磁辐射有一个电场和磁场分量的振荡，分别在两个相互垂直的方向传播能量。

电磁辐射根据频率或波长分为不同类型，这些类型包括（按序增加频率）：电力，无线电波，微波，太赫兹辐射，红外辐射，可见光，紫外线，X射线和伽玛射线。

其中，无线电波的波长最长而伽马射线的波长最短。

X射线和伽玛射线电离能力很强，其他电磁辐射电离能力相对较弱，而更低频的没有电离能力。

波长和频率决定了电磁场的另外一个特性：电磁波是以小微粒光子作为载体的。

高频率（短波长）电磁波的光子会比低频率（长波长）电磁波的光子携带更多的能量。

一些电磁波的每个光子携带的能量可以大到拥有破坏分子间化学键的能力。

在电磁波谱中，放射性物质产生的伽马射线，宇宙射线和X光具有这种特性，被称作“电离性辐射”。

光子的能量不足以破坏分子化学键的电磁场称作“非电离性辐射”。

组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源，像电力（输变电、家用电器等）、微波（微波炉、微波信号发射塔等）、无线电波（手机移动通信、广播电视发射塔等），在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端，它们的光子没有能力破坏化学键。

因此，此类电磁波为非电离性电磁场，对人体影响为即时性，类似声波影响，而电离对人体影响为累积性。

电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低和强度的大小。

一般而言，频率愈高，强度越大，能量就愈大。

电磁辐射及原理

将上式与静态场比较可见，将上式与静态场比较可见，它们分别是恒定电流元 Il 产生的磁场及产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。电偶极子 ql 产生的静电场。场与源的相位完全相同，两者之间没有时差。可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象，可见，近区场与静态场的特性完全相同，无滞后现象，所以近区场现象称为似稳场。称为似稳场。似稳场能流密度的实部为零，只存在虚部。电场与磁场的时间相位差为 π ，能流密度的实部为零，只存在虚部。 2 可见近区场中没有能量的单向流动，可见近区场中没有能量的单向流动，近区场的能量完全被束缚在源的周因此近区场又称为束缚束缚场围，因此近区场又称为束缚场。
看录像补充的
Hφ = j
I l sin θ − jkr e 2λ r
Eθ = j
ZI l sin θ − jkr e 2λ r
一次方成反比场强随距离增加不断衰减。成反比，（3）远区场强振幅与距离 r 一次方成反比，场强随距离增加不断衰减。）（）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关， 5）电场及磁场的方向与时间无关。可见，，场强与方位角φ也有关方）电场及磁场的方向与，具有轴对称特点，由于电流元沿Z 轴放置，具有轴对称特点电流元的辐射场具有线极化（4）远区场强振幅不仅与距离有关，而且与观察点所处的方位也有关，由于电流元沿轴放置时间无关。可见，电流元的辐射场具有线极化时间无关轴对称特点方位无关，无关，这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。球面波固有的扩散特性导致的这种衰减不是媒质的损耗引起的，而是球面波固有的扩散特性导致的。这种特性称为天线的方向性，场强的极化方向是不同的有关的函数称为特性。当然在不同的方向上，方向性。的函数，可见，这种特性称为天线的方向性。场强公式中与方位角θ 及 φ 。向性因子仅为方位角θ 的函数，即 f (θ , φ ) = sin θ 。可见，电流元在θ = 0 的特性。当然在不同的方向上场强的极化方向是不同的。方向性因子，轴线方向上辐射为零，表示。方向上辐射最强。方向性因子，以 f (θ, φ ) 在与轴线垂直的θ = 90°方向上辐射最强。轴线方向上辐射为零，表示。方向上辐射最强除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区除了上述线极化特性外，其余四种特性是一切尺寸有限的天线远区尺寸有限场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为辐射场，场的共性，即一切有限尺寸的天线，其远区场为TEM波，是一种辐射场，共性有限尺寸的天线波是一种辐射场其场强振幅不仅与距离成反比，同时也与方向有关与方向有关。其场强振幅不仅与距离r 成反比，同时也与方向有关。与距离当然，严格说来，远区场中也有电磁能量的交换部分。当然，严格说来，远区场中也有电磁能量的交换部分。但是由于形成反比，成能量交换部分的场强振幅至少与距离 r2 成反比，而构成能量辐射部分的场强振幅与距离r 成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重中能量的交换的场强振幅与距离成反比，因此，远区中能量的交换部分所占的比重很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。很小。相反，近区中能量的辐射部分可以忽略。中能量的辐射部分可以忽略

电偶极子的辐射功率

电偶极子的辐射功率电偶极子是由两个等大异号电荷组成的系统，它具有一个正电荷和一个负电荷，它们之间的距离称为电偶极矩。

电偶极子在空间中运动时会产生辐射，这个辐射功率是电偶极子的一个重要性质。

我们来了解一下电偶极子的辐射机制。

当电偶极子受到外界的激励，例如电场或者磁场，它的电荷会受到力的作用而产生加速度。

根据电磁理论，加速度的变化会产生辐射场。

因此，电偶极子也会产生辐射。

电偶极子的辐射功率可以通过辐射场的能流密度来描述。

能流密度是单位面积上通过的能量流量。

根据辐射场的理论，电偶极子的辐射功率与其加速度的平方成正比。

也就是说，电偶极子的辐射功率与电偶极矩的大小、电偶极矩的变化率和加速度的平方成正比。

在电偶极子的辐射功率中，存在一个重要的参数，即辐射阻抗。

辐射阻抗是辐射场与电偶极子之间的耦合系数，它决定了电偶极子辐射出去的功率与其自身的功率之间的关系。

辐射阻抗与电偶极子的大小、形状以及辐射波长有关。

通过调节电偶极子的大小和形状，可以改变辐射阻抗，进而影响电偶极子的辐射功率。

除了辐射阻抗，电偶极子的辐射功率还受到辐射波长的影响。

根据辐射场的理论，当辐射波长远大于电偶极矩的尺寸时，电偶极子的辐射功率会随着辐射波长的平方递减。

这是因为辐射波长较长时，辐射场与电偶极子之间的耦合效应较弱，辐射功率会减小。

电偶极子的辐射功率还与运动轨迹有关。

当电偶极子做直线运动时，其辐射功率最大。

而当电偶极子做圆周运动时，其辐射功率最小。

这是因为在直线运动时，电偶极子的加速度变化较大，辐射功率较大；而在圆周运动时，电偶极子的加速度几乎没有变化，辐射功率较小。

总结起来，电偶极子的辐射功率与电偶极矩的大小、电偶极矩的变化率、加速度的平方、辐射阻抗以及辐射波长等因素有关。

通过调节这些因素，可以控制电偶极子的辐射功率。

电偶极子的辐射功率在无线通信、雷达、天线等领域都有着广泛的应用。

在设计和优化这些系统时，需要考虑电偶极子的辐射功率，以确保系统的性能和稳定性。

《电磁辐射及原理》课件

。
04
电磁辐射防护
电磁辐射防护标准
国际标准
国际上对电磁辐射防护有多个标准，如国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）制定的标准，主要
关注公众和职业暴露的限制。
各国标准
不同国家和地区根据自身情况制定相应的电磁辐射防护标准，如美国的FCC标准和欧洲的EN50501标准等。
行业标准
针对不同行业的特点，如通信、电力、铁路等，也有相应的电磁辐射防护标准，以确保行业的安全和健康。
电磁辐射在消防中的应用
03
消防员使用电磁辐射来寻找被困人员或探测火源，特别是在高
楼或地下室等密闭空间内。
06
总结与展望
总结
电磁辐射概念
电磁辐射是由电磁场源产生的，在空间传播的能量流。它包括无线电波、微波、红外线、紫外线和可见光等。
电磁辐射的应用
电磁辐射在通信、医疗、军事、科研等领域有着广泛的应用。例如，无线电波用于广播和电视信号传输，微波用于卫星通信和雷达探测等。
电磁辐射原理
电磁辐射的产生依赖于电磁场源的物理特性，如电流、电压和磁通量等。电磁辐射的传播遵循麦克斯韦方程组，其传播速度等于光速。
电磁辐射的危害
长期暴露于高强度的电磁辐射下可能对人体健康产生负面影响，如头痛、失眠、记忆力减退等。因此，应采取适当的防护措施来减少电磁辐射的危害。
展望
新技术发展
雷达应用
雷达通过发送电磁波并分析反射回来的信号来探测目标，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
医疗领域的应用
磁共振成像（MRI）
MRI利用强磁场和射频电磁波来生成人体内部结构的详细图像，帮助医生诊断疾病。
电磁波治疗
某些电磁波谱的辐射被用于治疗疾病，如微波和短波治疗。它们能够深入人体组织，促进血液循环、消炎止痛等。

电磁辐射基本原理PPT课件

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• 电、磁基本振子辐射特性
电、磁基本阵子的辐射场沿径向传播，并且电场与磁场均与传播方向垂直，因而其远区场是横电磁波（TEM波）。
无论是 E 还是 H，其空间相位因子中都有 e jk，r 及其空间相位随离源点的距离r的增大而滞后，等相位面是以r为常数的球面，所以远区辐射场是球面波。由于等相位面上不同点的E、H振幅并非一定相同，所以又是非均匀球面波。
<17>
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远场与近场的转换
以上分析中是按照距离场源的远近来区分近区和远区，现在定量地说明工程上如何划分这两个区域。
1 kr
,
1 (kr ) 2
,
1 (kr )3
当 kr 1 ，也即 r 2 上述三项的作用相同。
•工程定义：远区：近区：
r 10 2 r 0.1 2
•电磁兼容手册定义：远区： r 2 近区： r 2
B A
Step3
jE H
电磁辐射的基本求解程序
<5>
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<5>
电基本振子：
作分子中
e jkR e jkr，分母中
R r 的近似，
A (aˆ r
cos
aˆ
sin )
4
Idl e jkr r
磁基本振子：
作的泰勒展开， e jkR e jk (rRr) e jkr e jk (Rr) e jkr [1 jk (R r)]
<10>
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• 电基本振子
远场的特点： • 电场～1/r , 磁场～1/r 。 • 电场～f , 磁场～f 。 • 电场与磁场同相。 • TEM非均匀球面波。 • 电场与磁场成确定比例，与空间环境特性相关。

简述电偶极子的辐射场

电偶极子的辐射场引言电偶极子是一种重要的物理模型，用于描述具有正负电荷分布的物体。

当电偶极子受到外界作用力时，它会产生辐射场。

本文将详细介绍电偶极子的辐射场特性及其相关理论。

电偶极子模型电偶极子是由两个相等但异号电荷构成的系统，它们之间的距离远小于与其它物体的距离。

通常情况下，我们可以将这两个点电荷看作在一条直线上，并定义一个矢量p表示两个电荷之间的间距乘以正负电荷大小之差，即p=qd。

辐射场理论根据经典电动力学理论，加速运动的带电粒子会辐射出能量。

同样地，当外界力矩作用于电偶极子时，它也会发射辐射场。

根据辐射场理论和多极展开方法，我们可以得到以下关于电偶极子辐射场的一些重要结论。

辐射功率对于一个加速运动的点电荷，在单位时间内向外辐射的功率可以由Larmor公式给出：P = (2/3) * (q^2 * a^2)/(4πε₀c³)其中，P表示辐射功率，q表示电荷大小，a表示加速度，ε₀表示真空介电常数，c表示光速。

对于电偶极子而言，它的辐射功率可以通过将两个点电荷的辐射功率相加得到：P = (2/3) * ((qd)² * a²)/(4πε₀c³)辐射场强度辐射场强度可以通过引入辐射因子来描述。

对于电偶极子而言，辐射因子可以通过以下公式计算：R = (k²/(4πε₀c⁴)) * |(p·n)̂|²其中，k表示波数，n表示单位矢量指向观察点与电偶极子之间的方向。

辐射场分布根据辐射场强度的表达式，我们可以推导出电偶极子的辐射场强度在空间中的分布。

一般来说，在远离电偶极子的区域内，辐射场呈现出球面扩散性质。

在不同角度方向上，辐射场强度也会有所不同。

实际应用电偶极子的辐射场理论在许多领域有着重要的应用，例如天线工程、核磁共振成像等。

以下是一些实际应用的例子：天线工程天线是一种能够将电信号转换为电磁波并进行辐射传播的装置。

在天线工程中，我们可以利用电偶极子的辐射场特性来设计和优化天线结构，以达到更好的信号传输效果。

电偶极子的场及辐射

收稿日期：2003-06-14作者简介：吕宽州（1963-），男，河南扶沟人，郑州经济管理干部学院讲师。

文章编号：1004-3918（2003）05-0512-03电偶极子的场及辐射吕宽州1，姜俊2（1.郑州经济管理干部学院，河南郑州450053；2.河南省科学院，河南郑州450002）摘要：采用了镜像法等方法对电偶极子及其产生的静电场、电磁场及辐射等做了较系统和深入的分析、研究，使分析方便、简化，推出的结论有一定实际指导意义。

关键词：电偶极子；电场；磁场；辐射中图分类号：0442文献标识码：A在很多文献上，缺乏对电偶极子及其产生的静电场、电磁场及辐射等较系统和深入的分析、研究。

本文参考有关文献给出或分析、推出了重要结论，部分内容采用了镜像法，使分析更方便。

!电偶极子及其产生的静电场电偶极子由一对正、负点电荷组成，电量为l ，相距为l ，如图1所示。

其电偶极矩p =l l ，l 的方向由~l 指向+l ，在T 处产生的电场的电势为：#（r ）=l 4L e 0T +_l4L e 0T _当T !l 时，#（r ）=l l cOs 64L e 0T 2=p ·e r 4L e 0T2（1）电场强度为：E =_"@=e r P cOs 62L e 0T 3+e !P si n 64L e 0T3（2）以上结果表明，电偶极子的电势及电场强度的大小分别与距离的平方、三次方成反比，既存在于近区，且与方位角有关，这些特点都与点电荷的电场显著不同。

图2绘出了电偶极子的电力线与等位面。

图1电偶极子F i g .1E lectric d i p O le图2电偶极子的电力线与等位线F i g .2E lectric p Ow er li ne and e C ui p Otential p laneOf e lectric d i p O le第21卷第5期2003年10月河南科学HENAN SC I ENCEV O l.21N O.50ct .2003!电偶极子产生的电磁场及辐射当P =P 0e -j G t 时，为谐振电偶极子，P 0为常矢，则在近区，即l H T 时，主要地一方面将感应如上所述的静电场，另一方面，相当于I =j G C 、长为l 的电流元还将产生一稳恒磁场，其规律可用毕萨定律描述，且电场与磁场的相位相差为90 ，即电场能量与磁场能量相互转换，而平均波印亭矢量为零，故不产生辐射。

8.1电磁辐射机理偶极子的场辐射功率及电阻汇总

远离天线P点的动态位为：
j R I e o dv I dl ) A d l (J l 4π R
由于 r l , 可认为 R 为常数 ,近似有R r ,于是 A e j r 0 I 4π r e l e z A z z
的三个分量为在球坐标系中，A
• 研究辐射的方向性和能量传播的前提是掌握辐射电磁场的特性。
• 辐射过程是能量的传播过程，要考虑天线发射和接收信号的能力。 • 辐射的波源是天线、天线阵。发射天线和接收天线是互易的。天线的几何形状、尺寸是多样的，单元偶极子天线（电偶极子天线和磁偶极子天线）是天线的基本单元，也是最简单的天线。工程上的实际天线
2
er
1 r sin
e
1 r
e
r

0
0
0
r sin H
3 I l e j r ( 1 j ) cos E r 2π 2r 2 3 r 3
l 3I j 1 j E e j r ( 2 2 3 3 ) sin 4π r r r 0 E
图8.2.4
时单元偶极子天线 E线与H线分布 t 0
8.2.2 电偶极子的电磁场
设 : 天线几何尺寸远小于电磁波波长 ( l ) , 天线上不计推迟效应; 研究的场点远离天线 , r l ; 正弦电磁波, i I m sin(t ) 2 Ie j I jq I

r

0
由此可解得：
cos A z
sin rA z
0
2 Il j r 1 j H e ( 2 2 ) sin 4π r r

电磁辐射原理与特性

电磁辐射原理与特性电磁辐射是一种能量的传输方式，其原理和特性对于我们的生活和工作有重要影响。

本文将探讨电磁辐射的原理与特性，从基础知识到应用领域，为读者提供全面的了解。

首先，我们来解释电磁辐射的原理。

电磁辐射是指电磁波在空间传播的过程。

电磁波由电场和磁场交替变化而产生，其传播速度为光速。

根据电磁频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

每一种电磁波都有不同的特性和应用。

电磁辐射的特性是多样且广泛的。

首先，电磁波具有波动性，表现为周期性的波动和能量传递。

其次，不同电磁波的频率和波长直接相关。

频率越高，波长越短，能量越大，也具有更强的穿透力和能量传输能力。

而频率较低的电磁波则具有较强的渗透力和容易被吸收的特性。

电磁辐射的应用非常广泛。

首先是通信领域。

无线电波和微波被广泛用于无线通信技术，包括无线电广播、手机通信、卫星通信等。

这些电磁波具有长波长和较低的频率，能够穿透建筑物和大气层，在长距离传输中表现出良好的性能。

其次是医学领域。

X射线被广泛用于医学诊断和治疗，具有较高的能量和穿透力。

医生可以通过拍摄X射线照片来检测骨折、肿瘤和其他疾病。

同时，放射疗法也利用了高能量的X射线来治疗癌症和其他疾病。

此外，红外线在红外线探测领域具有重要应用。

红外线可以用于夜视仪、安防系统、红外线测温仪等。

可见光则是人类最常接触到的电磁辐射，被广泛应用于照明、摄影、显示器等领域。

需要指出的是，虽然电磁辐射在许多方面给人们带来了便利和好处，但长期暴露在高频电磁辐射下也可能对人体健康产生潜在风险。

因此，一些国家和组织已经颁布了严格的电磁辐射限制标准，以保护公众的健康。

总结起来，电磁辐射是一种重要的能量传输方式，其原理和特性对于我们的生活和工作至关重要。

了解电磁辐射的原理和特性，可以帮助我们更好地应用和管理这种能源，并保护我们自身的健康和安全。

电磁辐射机理,82偶极子的场,83辐射功率及电阻

l
2
可得辐射电阻
Rrad
80π2
l
2
ΡRradI2
R r a d 表征了辐射电磁能量的能力，R r a愈d 大辐射能力愈强
例 8.1 频率 f =10MHz的信号源馈送给电流有效值为25A的电偶极子.设电偶极子的长度 l =50cm .
(1)分别计算赤道平面上离原点0.5m和10 km 处的电场强度和磁场强度；
从LC 电路的振荡频率
f 1
2
1
LC 式可知，要提高振荡频率、开放电路，
就必须降低电路中的电容值和电感值。
以平行板电容器和长直载流螺线管为例可知
C s 0d
L0N2V
即增加电容器极板间距d,缩小极板面积S,减少线圈数N,就可达到上述目的,具体方式如图所示.
图电偶极子天线的形成的演示
可见,开放的LC电路就是大家熟悉的天线！当有电荷〔或电流〕在天线中振荡时,就激发出变化的电磁场在空中传播.
5km处：
H
[1.20c2o s(t2)104]A/m
3Байду номын сангаас
E
[4.52cos(t2)102]V/m
3
设直线振子沿 z 轴放置,振子中心位于坐标原点,则振子上的电流分布表达式为
I(z)Isin (lz)
（1）
在 z 处取一元电流段 Id z 则
dE jZ0Id2zsrinejr
半波对称振子
1/ 4 波长
Er
3Ilejr( 2π
1
2r2
j
3r3
)cos
E
3Ilejr( j 4π r
1
2r2
j )sin 3r3
1.近区 (r1, 即 2 π r1 , 或 r ) ejr 1

7-2 电偶极辐射和磁偶极辐射

第八章电磁场势8.1 电磁场的势8.18.2 均匀非导电媒质中电磁场势满足的微分方程达朗伯方程8.3达朗伯方程的解推迟势8.4 推迟势的偶极展开8.5 电偶极辐射和磁偶极辐射8.6均匀导电媒质中电磁场满足的微分方程868.7均匀导电媒质中的赫兹矢量8.88.8 谐变电磁场势的赫姆霍兹方程858.5 电偶极辐射和磁偶极辐射1. 电偶极辐射22. 磁偶极辐射电偶距的方向沿z 轴，有()()()θθθe e p p r G G G sin cos 00−=则()()()()θωθθπμωe e re p i A r kr t i ed GG G sin cos 40−=−上式表明A ed 仅与r 和θ有关，与φ无关。

G G=利用，可以求出磁感应强度为：AB ×∇Ei t D H G G ωε=∂∂=×∇即：Bi E G G ×∇=ωμε1将B 代入可以求得E ，即：k ⎧i i p ⎪⎫⎪⎤⎡−⎤⎡G G G 11223⎡()ϕωθπωμe e kr rk i p k B kr t i G G −⎥⎦⎤⎢⎣−=sin 142202（3）中间区场近区和远区之间称为中间区，在这个区域中，由于r和λ相近，故不能略去电磁场中的任何一项。

实际上，每一项大致相等，即在这个区域中感应场和辐射场大致相当。

和辐射场大致相当应该注意，不论近区场或远区场都同时存在感应场和辐射场，两者相比，在近区场，感应场强，辐射场可以忽略；在远区内，辐射场强，感应场几乎减小到零。

因而近区主要显示感应场的性质，而远区主要显示辐射场的性质。

同时，也应该着重指出，尽管在近区内的辐射场较感应场小，可是仍然比远区的辐射场大得多，否则会得到辐射场愈到远处愈强的错误结论。

实际上，辐射场是由近及远随距离成反比而逐渐衰减的。

Aϕ它表明与无关，仅与r、θ有关。

md⎤⎥⎦。

电偶极子的辐射功率

电偶极子的辐射功率电偶极子是指由两个相等但异号电荷构成的系统，它们之间的距离远小于它们到观察点的距离。

当电偶极子加速运动时，会产生辐射功率。

本文将从电偶极子的辐射机制、辐射功率的计算以及辐射功率的应用等方面进行探讨。

我们来了解一下电偶极子的辐射机制。

电偶极子的加速运动会导致电磁辐射的产生，这是由于加速运动的电荷会产生变化的电场和磁场。

根据麦克斯韦方程组，变化的电场和磁场会互相激发，形成电磁波的传播。

这就是电偶极子辐射的基本原理。

接下来，我们来看一下如何计算电偶极子的辐射功率。

根据经典电动力学理论，电偶极子辐射的辐射功率与加速度的平方成正比。

具体地，辐射功率可以通过以下公式计算：P = (2/3) * e^2 * a^2 / (4πε₀c^3)其中，P表示辐射功率，e表示电荷的电量，a表示电偶极子的加速度，ε₀表示真空介电常数，c表示光速。

需要注意的是，这个公式只适用于电偶极子的加速度远小于光速的情况。

当加速度接近光速时，需要采用相对论性的辐射功率计算公式。

然后，我们来看一下电偶极子辐射功率的应用。

电偶极子辐射功率的研究在无线通信、雷达、天线等领域具有重要的应用价值。

例如，在通信系统中，我们常用天线来发送和接收无线信号。

电偶极子辐射功率的计算可以帮助我们优化天线的设计，以提高信号传输的效率和距离。

此外，电偶极子辐射功率的研究还有助于理解电磁辐射的物理机制，进而推动电磁学和无线通信技术的发展。

总结起来，电偶极子的辐射功率是由电偶极子的加速度决定的。

加速度越大，辐射功率越大。

我们可以通过计算辐射功率来优化天线设计，提高无线通信的效率。

电偶极子辐射功率的研究对于电磁学和通信技术的发展具有重要意义。

希望本文对读者对电偶极子的辐射功率有所了解，并对相关领域的研究和应用提供一定的帮助。

8.1电磁辐射机理偶极子的场辐射功率及电阻

2
l 2 H ] Z I 2 S a v Re [ E 0 2 r sin er
2 l P I 2 80 π 2
结论
单元偶极子的辐射功率随偶极子上的电流和偶极子长度的增加而增加，当电流和长度不变时，频率越高，辐射功率越大。
偶极子的长度 l =50cm 。
(1)分别计算赤道平面上离原点0.5m和10 km 处的电场强度和磁场强度； (2)计算 r =10km 处的平均功率密度； (3)计算辐射电阻 Rr a d 。
c 3 10 8 30(m)，r =0.5m的点属近区场。解：1）在自由空间， 6 f 10 10 近区场量 l sin l sin l cos I I I H Er j E j 2 3 3 4 r 2 π 0 r 4 π o r
8.3.1 辐射功率单元偶极子向自由空间辐射的总功率是以单元偶极子为球心，半径
为r（ r >> ）的球面上坡印亭矢量的积分，即
P
S
Sa v d S
d S rd rsin d er
2 I l E j sin e j r 4π 0 r
l I H j sin e j r 4π r
25 50 10 j0 .014 ( V/m ) 6 3 4 2 10 10 0 0.5
r =10km 的点属于远场区远区场量
l I l j r I j j r j E sin e H sin e 4π 0 r 4π r 将 90 0 , r 10 k m 代入上式，得
l sin P sin I E j 3 4 π o r 4 0 r 3

(整理)电磁场理论知识点总结

电磁场与电磁波总结第1章场论初步一、矢量代数A •B =AB cos θA B ⨯=AB e AB sin θA •(B ⨯C ) = B •(C ⨯A ) = C •(A ⨯B ) A ⨯ (B ⨯C ) = B (A •C ) – C •(A •B ) 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系矢量线元 x y z =++l e e e d x y z矢量面元 =++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元 d V = dx dy dz单位矢量的关系 ⨯=e e e x y z ⨯=e e e y z x ⨯=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系矢量线元 =++l e e e z d d d dz ρϕρρϕl 矢量面元 =+e e z dS d dz d d ρρϕρρϕ 体积元 dV = ρ d ρ d ϕ d z 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e zz z ρϕϕρρϕ3. 球坐标系矢量线元 d l = e r d r + e θ r d θ + e ϕ r sin θ d ϕ 矢量面元 d S = e r r 2sin θ d θ d ϕ 体积元 dv = r 2sin θ d r d θ d ϕ 单位矢量的关系 ⨯=⨯⨯=e e e e e =e e e e r r r θϕθϕϕθcos sin 0sin cos 0 001x r y z z A A A A A A ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ϕϕϕϕϕsin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin cos 0x r y z A A A A A A ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦θϕθϕθϕθθϕθϕθϕϕsin 0cos cos 0sin 010r r z A A A A A A ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦θϕϕθθθθ三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度=⋅⎰A S Sd Φ 0lim∆→⋅=∇⋅=∆⎰A S A A Sv d div v2. 环流量与旋度=⋅⎰A l ld Γ maxn 0rot =lim∆→⋅∆⎰A lA e lS d S3. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A y x zA A A x y z11()∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A zA A A z ϕρρρρρϕ 22111()(sin )sin sin ∂∂∂∇=++∂∂∂⋅A r A r A A r r r r ϕθθθθθϕx y z ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A x y z x y z A A A ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A z z z A A A ρϕρϕρρϕρ sin sin ∂∂∂∇⨯=∂∂∂e e e A r r zr r r A r A r A ρϕθθθϕθ 4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理⋅=∇⋅⎰⎰A S A SV d dV⋅=∇⨯⋅⎰⎰A l A S lSd d四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度00()()lim∆→-∂=∂∆l P u M u M u llcos cos cos ∂∂∂∂=++∂∂∂∂P uu u ulx y zαβγ cos ∇⋅=∇e l u u θ grad ∂∂∂∂==+∂∂∂∂e e e +e n x y zu u u uu n x y z2. 计算公式∂∂∂∇=++∂∂∂e e e xy z u u uu x y z1∂∂∂∇=++∂∂∂e e e z u u u u z ρϕρρϕ 11sin ∂∂∂∇=++∂∂∂e e e r u u uu r r r zθϕθθ 五、无散场与无旋场1. 无散场 ()0∇⋅∇⨯=A =∇⨯F A2. 无旋场 ()0∇⨯∇=u =∇F u六、拉普拉斯运算算子 1. 直角坐标系22222222222222222222222222222222∂∂∂∇=++∇=∇+∇+∇∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∇=++∇=++∇=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂A e e e x x y y z zy y y x x x z z z x y zu u u u A A A x y zA A A A A A A A A A A A x y z x y z x y z，，2. 圆柱坐标系22222222222222111212⎛⎫∂∂∂∂∇=++ ⎪∂∂∂∂⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫∇=∇--+∇-++∇ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭A e e e z z u u uu zA A A A A A A ϕρρρρϕϕϕρρρρρϕρρϕρρϕ3. 球坐标系22222222111sin sin sin ⎛⎫∂∂∂∂∂⎛⎫∇=++ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭u u uu r r r r r r θθθϕθϕ ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+-∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂--∂∂+∇+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂---∇=∇ϕθθθϕθϕθθθθϕθθθθϕϕϕϕθθθϕθθA r A r A r A A r A r A r A A r A r A r A r A r r r r r 222222222222222222sin cos 2sin 1sin 2sin cos 2sin 12sin 22cot 22e e e A 七、亥姆霍兹定理如果矢量场F 在无限区域中处处是单值的，且其导数连续有界，则当矢量场的散度、旋度和边界条件（即矢量场在有限区域V ’边界上的分布）给定后，该矢量场F 唯一确定为()()()=-∇+∇⨯F r r A r φ其中 1()()4''∇⋅'='-⎰F r r r r V dV φπ1()()4''∇⨯'='-⎰F r A r r r V dV π第2章电磁学基本规律一、麦克斯韦方程组 1. 静电场基本规律真空中方程：d ⋅=⎰SE S qεd 0⋅=⎰lE l 0∇⋅=E ρε 0∇⨯=E 场位关系：3''()(')'4'-=-⎰r r E r r r r V q dV ρπε =-∇E φ 01()()d 4π''='-⎰r r |r r |V V ρφε介质中方程：d ⋅=⎰D S Sqd 0⋅=⎰lE l ∇⋅=D ρ 0∇⨯=E极化：0=+D E P ε e 00(1)=+==D E E E r χεεεε 极化电荷：==⋅P e PS n n P ρ =-∇⋅P P ρ2. 恒定电场基本规律电荷守恒定律：0∂∇⋅+=∂J tρ传导电流： =J E σ 与运流电流：ρ=J v恒定电场方程：d 0⋅=⎰J S Sd 0l⋅=⎰E l 0∇⋅=J 0∇⨯E =3. 恒定磁场基本规律真空中方程：0 d ⋅=⎰B l lI μ d 0⋅=⎰SB S 0∇⨯=B J μ 0∇⋅=B场位关系：03()( )()d 4π ''⨯-'='-⎰J r r r B r r r VV μ =∇⨯B A 0 ()()d 4π'''='-⎰J r A r r r V V μ 介质中方程：d ⋅=⎰H l lId 0⋅=⎰SB S ∇⨯=H J 0∇⋅=B磁化：0=-BH M μ m 00(1)=+B H =H =H r χμμμμ 磁化电流：m =∇⨯J M ms n =⨯J M e4. 电磁感应定律d d ⋅=-⋅⎰⎰S E l B S ld dt ∂∇⨯=-∂BE t5. 全电流定律和位移电流全电流定律： d ()d ∂⋅=+⋅∂⎰⎰D H l J S l S t ∂∇⨯=+∂DH J t 位移电流： d =DJ d dt6. Maxwell Equationsd ()d d d d d 0∂⎧⋅=+⋅⎪∂⎪∂⎪⋅=-⋅⎪∂⎨⎪⋅=⎪⎪⋅=⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰D H J S B E S D S B S l S l SSV Sl t l t V d ρ 0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩D H J B E D B t t ρ ()() ()()0∂⎧∇⨯=+⎪∂⎪∂⎪∇⨯=-⎨∂⎪∇⋅=⎪⎪∇⋅=⎩E H E H E E H t t εσμερμ 二、电与磁的对偶性e m e m e m e e m m e e m mm e 00∂∂⎫⎧∇⨯=-∇⨯=⎪⎪∂∂⎪⎪∂∂⎪⎪∇⨯=+∇⨯=--⎬⎨∂∂⎪⎪∇=∇=⎪⎪⎪⎪∇=∇=⎩⎭⋅⋅⋅⋅B D E H D B H J E J D B D B t t &t t ρρ m e e m ∂⎧∇⨯=--⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⇒⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩⋅⋅B E J D H J D B tt ρρ 三、边界条件 1. 一般形式12121212()0()()()0⨯-=⨯-=⋅-=⋅-=e E E e H H J e D D e B B n n S n Sn ρ2. 理想导体界面和理想介质界面111100⨯=⎧⎪⨯=⎪⎨⋅=⎪⎪⋅=⎩e E e H J e D e B n n Sn S n ρ 12121212()0()0()0()0⨯-=⎧⎪⨯-=⎪⎨⋅-=⎪⎪⋅-=⎩e E E e H H e D D e B B n n n n 第3章静态场分析一、静电场分析1. 位函数方程与边界条件位函数方程： 220∇=-∇=ρφφε电位的边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂-=-⎪∂∂⎩s nn φφφφεερ 111=⎧⎪⎨∂=-⎪∂⎩s const nφφερ（媒质2为导体） 2. 电容定义：=qC φ两导体间的电容：=C q /U任意双导体系统电容求解方法：2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε 3. 静电场的能量N 个导体： 112==∑ne i i i W q φ 连续分布： 12=⎰e VW dV φρ 电场能量密度：12D E ω=⋅e二、恒定电场分析1. 位函数微分方程与边界条件位函数微分方程：20∇=φ边界条件：121212=⎧⎪⎨∂∂=⎪∂∂⎩nn φφφφεε 12()0⋅-=e J J n 1212[]0⨯-=J J e n σσ 2. 欧姆定律与焦耳定律欧姆定律的微分形式： =J E σ 焦耳定律的微分形式： =⋅⎰E J VP dV3. 任意电阻的计算2211d d 1⋅⋅====⋅⋅⎰⎰⎰⎰E l E l J SE SSSU R G Id d σ （L R =σS ）4. 静电比拟法：C —— G ，ε —— σ2211⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰D S E S E lE lS S d d qC Ud d ε 2211d d d ⋅⋅===⋅⋅⎰⎰⎰⎰J S E SE lE lS S d I G Uσ三、恒定磁场分析1. 位函数微分方程与边界条件矢量位：2∇=-A J μ 12121211⨯⨯⨯A A e A A J n s μμ()=∇-∇=标量位：20m φ∇= 211221∂∂==∂∂m m m m n nφφφφμμ 2. 电感定义：d d ⋅⋅===⎰⎰B S A l SlL IIIψ=+i L L L3. 恒定磁场的能量 N 个线圈：112==∑Nm j j j W I ψ 连续分布：m 1d 2A J =⋅⎰V W V 磁场能量密度：m 12H B ω=⋅ 第4章静电场边值问题的解一、边值问题的类型● 狄利克利问题：给定整个场域边界上的位函数值()=f s φ ● 纽曼问题：给定待求位函数在边界上的法向导数值()∂=∂f s nφ● 混合问题：给定边界上的位函数及其向导数的线性组合：2112()()∂==∂f s f s nφφ ● 自然边界：lim r r φ→∞=有限值二、唯一性定理静电场的惟一性定理：在给定边界条件（边界上的电位或边界上的法向导数或导体表面电荷分布）下，空间静电场被唯一确定。

单元偶极子的辐射功率和辐射电阻

r =10km 的点属于远场区
远区场量
2 I l j r I l j r E j sin e H j sin e 4π 0 r 4π r
CQU
将 90 , r 10km 代入上式，得
l β I j r (θ 90 ) j E Z e θ 0 4 r
CQU
例 8.1 频率 f =10MHz的信号源馈送给电流有效值为25A的电偶极子。设电偶极子的长度 l =50cm 。
(1)分别计算赤道平面上离原点0.5m和10 km 处的电场强度和磁场强度；
(2)计算 r =10km 处的平均功率密度； (3)计算辐射电阻 Rr a d 。
c 3 108 30(m) 解：1）在自由空间， 6 f 10 10
8.3 单元偶极子的辐射功率和辐射电阻
CQU
8.3.1 辐射功率单元偶极子向自由空间辐射的总功率是以单元偶极子为球心，半径为r（ r >> ）的球面上坡印亭矢量的积分，即 dS rd r sin d er P Sa v d S
S
2 I l E j sin e j r 4π 0 r I l j r j H sin e 4π r
2
2
辐射功率为
1 2 1 Pr I Pr ( 2 10 3 ) 2 7.8957 15.791W 2 2
CQU
作业: 8.2
2 2 l 2 Sav Re [ E H ] Z 0 I sin er 2 r
2 l P I 2 80 π 2
CQU
结论:单元偶极子的辐射功率随偶极子上的电流和偶极子长度的增加而增加，当电流和长度不变时，频率越高，辐射功率越大。

【2017年整理】电磁辐射的基本原理

第1章电磁辐射的原理 (3)1.1电磁辐射的概述 (3)1.1.1电磁辐射的定义 (3)1.1.2电磁辐射产生的条件 (4)1.2电磁辐射的来源 (4)1.2.1天然电磁辐射： (4)1.2.2人造电磁辐射： (5)1.3电磁辐射的单位和测量标准 (5)1.3.1电磁辐射的单位 (5)1.3.2电磁辐射的测量标准 (5)1.4电磁辐射区场的划分 (6)1.4.1近区场及特点 (6)1.4.2远区场及特点 (6)1.4.3.近区场与远区场划分的意义 (7)1.5电磁强度的分级标准 (7)1.5.1一级标准 (7)1.5.2二级标准 (8)1.6常见电子产品电磁辐射产生原理 (8)1.6.1电脑的电磁辐射产生原理： (8)1.6.2手机的电磁辐射产生原理 (9)1.6.3电磁炉的电磁辐射产生原理 (10)1.6.4电视机的电磁辐射产生原理 (10)1.6.5充电器的电磁辐射产生原理 (10)1.6.6微波炉的电磁辐射产生原理 (10)1.6.7电吹风的电磁辐射产生原理 (11)第2章电磁辐射的危害 (12)2.1电磁辐射对人体的危害 (12)2.1.1电磁辐射伤害人体的机理 (12)2.1.2电磁辐射对人体的影响 (13)2.1.2.1对中枢神经系统的影响： (13)2.1.2.2对机体免疫功能的影响： (13)2.1.2.3对心血管系统的影响： (14)2.1.2.4对血液系统的影响： (14)2.1.2.5对生殖系统和遗传的影响： (14)2.1.2.6对视觉系统的影响： (14)2.1.2.7电磁辐射的致癌影响： (15)2.1.3电磁辐射的其他危害 (15)2.1.3.1影响通讯信号 (15)2.1.3.2破坏建筑物和电器设备 (15)2.1.3.3影响植物的生存 (16)2.1.3.4泄露你的电脑机密 (16)2.2常用电子设备的电磁辐射危害 (16)2.2.1常用电子设备的电磁辐射数值 (16)2.2.2电脑的电磁辐射危害 (17)2.2.3手机的电磁辐射危害 (18)2.2.4电磁炉的电磁辐射危害 (18)2.2.5电视的电磁辐射危害 (19)2.2.6充电器的电磁辐射危害 (19)2.2.7微波炉的电磁辐射危害 (19)2.2.8电吹风的电磁辐射危害 (19)2.2.9其他电子设备的电磁辐射危害 (20)2.3电磁辐射危害的实例 (20)2.4电磁辐射高危行业人群 (21)第3章电磁辐射的防护措施 (22)3.1电磁辐射防护的目的 (22)3.2电磁辐射防护的基本标准 (23)3.3电磁辐射的防护技术 (23)3.3.1屏蔽防护技术 (23)3.3.2吸收防护技术 (24)3.3.3接地防护技术 (24)3.3.4距离防护技术 (24)3.4常用电子设备的电磁辐射防护 (24)3.4.1电脑的电磁辐射防护 (25)3.4.2手机的电磁辐射防护 (25)3.4.3电磁炉的电磁辐射防护 (26)3.4.4电视的电磁辐射防护 (27)3.4.5微波炉的电磁辐射防护 (28)3.4.6其他电子设备的电磁辐射防护 (28)3.5个人防护电磁辐射的措施 (29)3.5.1良好的习惯 (29)3.5.2注意饮食习惯 (30)3.6使用专业的电磁辐射防护产品 (31)3.6.1电磁辐射防护服装 (31)3.6.2电磁辐射防护卡 (32)3.6.3电磁辐射防护玻璃 (33)3.6.4电磁辐射防护贴膜 (33)3.6.5电磁辐射防护屏 (34)3.6.6电磁辐射防护眼镜 (34)第1章电磁辐射的原理1.1电磁辐射的概述1.1.1电磁辐射的定义电磁辐射定义为：能量以电磁波的形式通过空间传播的现象，是能量释放的一种形式。