电磁场

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电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场,随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒介,具有能量和动量,是物质的一种存在形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。

电磁波的传播有沿地面传播的地面波,还有从空中传播的空中波。波长越长的地面波,其衰减也越少。电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。中波或短波等空中波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播的(电离层在离地面50~400公里之间)。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性变化,其强度与距离的平方成反比,波本身带有能量,任何位置之能量、功率与振幅的平方成正比,其速度等于光速(每秒30万公里)。

电可以生成磁,磁也能带来电,变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播即形成了电磁波,所以电磁波也常称为电波

对于电路来说变化的电流会产生电磁场,如果电磁场辐射出去,那么就会造成能量损失,这是我们不希望的结果,所以我们希望电磁场被包裹起来,但是对于通信来说最终我们希望能量能够传出去,所以我们希望电磁场暴漏在空气里面,如果电流变化过快,那么久会产生大量的电磁场,有利于能量传播。

按照麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场(磁场)产生磁场(电场),周期性变化的电场(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场);变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一的场,这就是电磁场;电磁场由近及远地传播,就形成电磁波.变化的磁场产生的电场,附合楞次定律,只不过需要把产生的感应电流方向改成感应电场的方向,且产生的感应电场是蜗旋状的,.此蜗旋电场和磁场的方向互相垂直.举个例子:垂直于磁场方向放一个闭合电路,如果磁场是增强的,则会在电路里产生感应电流,此感应电流的磁场和原磁场方向相反;如果磁场是减弱的,则电路里产生的感应电流的磁场方向和原磁场方向相同.产生的感电流(电流的流动是因为有电压)的方向就是感应电场的方向,它和磁场的方向是互相垂直的.变化的电场产生的磁场方向与此类似.电磁波是横波,横波的传播方向和振动方向是互相垂直的,故电场强度和磁感应强度总是相互垂直的.

在一个导线中流有变化电流,因为电流是变化的,比如其为正弦波,则电流有波峰和波谷,波峰就表示电流较大,电压很小,此时磁场占主要地位;波谷就表示电流很小,电压很大,此时电场占主要地位。

TEM波是电场、磁场和电磁波传播方向相互垂直,其分别为X、Y、Z轴;其传播速度为光速;TE波是电场与磁场垂直,电场与电磁波传播方向垂直,但是磁场不与电磁波传播方向从垂直,其与电磁波有夹角,故磁场在Y轴上和Z轴上有分量,其在Y轴上的分量与电场和电磁波组成TEM波,但是其传播速度变小;其在Z轴上的分量与电场也合成一个电磁波,但此电磁波不传播,其为能量的存储;TM波是电场与磁场垂直,磁场与电磁波传播方向垂直,但是电场不与电磁波传播方向从垂直,其与电磁波有夹角,故磁场在X轴上和Z轴上有分量,其在X轴上的分量与磁场和电磁波组成TEM波,但是其传播速度变小;其在Z轴上的分量与电场也合成一个电磁波,但此电磁波不传播,其为能量的存储。

TEM波与TE/TM波的传播速度不同。

近场:近场是一种感应场,就是所说的电磁场,在此阶段没有能量损耗,故其完成的是能量的转化,即电能与磁能相互转化的一个过程,当然谁为主肯定是看场源,电流源引起磁场,电压源引起电场。

远场:远场即为辐射场,即电磁波,电磁波在空中传输是TEM波,其为脱离源的传输,故此时电场和磁场同时存在,同生同忘。

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