8.1 电磁辐射机理,8.2偶极子的场,8.3辐射功率及电阻_免.ppt
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电磁辐射PPT课件
r r / v
v 1/
r
r
换言之，观察点处位函数随时间的变化总是滞后于源随时间的变化。滞后的时间是电 磁波从源所在位置传到观察点所需的时间，故称为滞后位或推迟位。
例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该时刻太阳所发出的， 而是在大约8分20秒前太阳发出的，8分20秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平 均距离。
z
E
y
z
y
E
x
x
电偶极子的方向图
第13页/共21页
z
E
y
13
远区场的辐射功率
平均功率流密度为
Sav
1 2
Re[E
H*]
1 2
Re[e E
e H*]
辐射功率
1 2
Re
er
E
H*
er
E2
2
er
2
H2
er 2
Il sin 2r
2
Pr S Sav dS
2π 0
0
er
2
( Il sin 2r
在产生相等电场强度的条件下实际 天线需要的输入功率
由元天线的辐射功率可知，要提高天 线的辐射功率除加大电流外，就是增加天线 的长度。故实际天线的几何尺寸远比dl大的 多，这时
z dz
l 0
O x
r r0
P y
★ 将整付天线看成由许许多多元天线 ★ 利用积分求和的方法将他们在某点
组成，这些元天线的电流大小和相位不 产生场强叠加起来，从而求得该点的总
A/m
15
第15页/共21页
（2）
Sav
er 2
Il sin 2r
2
第十章电磁辐射及原理
sin
e
cos
c os )e jkr
远区场是向正 r 方向传播的TEM波。因此， 电场强度 E 为
E
ZH
er
j ZI
2
l r
( e
cos
cos
e
sin )ejkr
H
j
Il
2 r
( e
sin
e
cos
c os )e jkr
E
j
ZI
2
j k 3I l cos 2π
j k 2r2
1 k 3r 3
e jkr
E
k 3I l sin
j
4π
1 kr
j k 2r 2
1 k 3r 3
e jkr
H Hr E 0
r 的区域称为近区；r 的区域称为远区。 近区中的电磁场称为近区场，远区中的电磁场 称为远区场。
2
y 为变量的函数的轨迹为一
个圆。
x
z
电流元
r
H
E
H
x
E
z
x
将 等于常数的平
面内的方向图围绕 z 轴 旋转一周，即构成三维 y 空间方向图。
计算机绘制的三维 空间的立体方向图更能 形象地描述天线辐射场 强的空间分布。
y
辐射最强的方向称为主射方向，辐射为零的方向
称为零射方向。具有主射方向的方向叶称为主叶，其
内壁电流
1. 电流元辐射 一段载有均匀同相的时变电流
的导线称为电流元，而且 d << l，
电磁辐射基本原理PPT课件
第15页/共22页
• 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>
第17页/共22页
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>
第5页/共22页
<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>
第10页/共22页
• 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。
• 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。
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
电磁波的辐射与散射
天线的损耗电阻R1
2P R1 21 Im
用电阻表示的天线的效率
R 1 A R R1 1 R1 R
要提高天线效率，应尽可能提高R ，降低R1
极化特性 •极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变 化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线 极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平 极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。 输入阻抗与频带宽度 天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最 大功率。 当天线工作频率偏离设计频率时，天线与传输线的匹配变坏， 致使传输线上电压驻波比增大，天线效率降低。因此在实际 应用中，还引入电压驻波比参数，并且驻波比不能大于某一 规定值。 •天线的有关电参数不超出规定的范围时对应的频率，范围称 为频带宽度，简称为天线的带宽。
8.2.5 辐射功率和辐射电阻 辐射功率 Radiation Power
电流元所辐射的总功率可由其平均功率流密度在包围电流元的球 面上的面积分来得出。 其平均功率密度为
S
av
1 | E | 0 Il 1 * ˆ ˆ Re E H r r sin 2 0 2 2 r 2
b
天线增益G（Gain）与方向性GD
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度，它是 被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与被研究天线具有同等 输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比
单位立体角最大辐射功率 G 馈入天线总功率 4
天线方向性GD与天线增益但与天线增益定义略有不同
定量地描述主叶的宽窄程度 功率降为为主射方向上功率的1/2时，两个方向之间的夹角 以20.5表示,2 0.5 为两个零射方向之间的夹角称为零功率宽 度，以20表示。 电流元的半功率宽度:
电磁辐射的基本原理PPT课件
• 而与大地辐射直接相关联的则是：地表的热 平衡
• 一方面：因太阳辐射引起地表增温，热能从地 表向地壳一定深度传导；
• 另一方面：地球内部的热能也要通过地壳向地 表传递。
两者在地下一定深度达到热量平衡 第12页/共43页
• 大地的长波辐射主要由太阳短波辐射转化而来-- 吸收可见光、近红外， 发射中、远 红外。
• 使地物的电磁波信息被减弱了强度或改变了成分--干扰了地物影像的真实色调。
第16页/共43页
2. 大气散射 -- 主要是各种微粒引起
• 比例因子q：表示散射的性质和强度与微 粒半径r及波长之间的关系 q＝2πr/λ r :微粒半径(μm )；λ:入射波长(μm)
第17页/共43页
（1）瑞利 (Rayleigh)散射--分子散射
ε物 ＝ M物／M黑 （目标物的辐射量(辐射出射度)与同温度下的黑体辐射之比 ）
第7页/共43页
基尔霍夫定律
• 在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力， 与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。 即：良好的吸收体亦是良好的发射体。
第8页/共43页
物体按发射辐射特性的分 类
• 1.黑体(Black body)
第9页/共43页
太阳辐射和大地辐射
（一）太阳辐射
• ⑴.太阳光谱是连续的，其能量分布也是连 续的；
• ⑵.太阳辐射的能量主要集中在可见光波段， 约占太阳总光谱能量的46％，其次是红外 波段；
• ⑶.峰值波长为0.47μm。
第10页/共43页
第11页/共43页
（二）大地辐射
• 大地辐射的能量来源主要为：太阳的短波辐 射和地球内部的热能。
• 辐射能的强弱及其随波长的分布取决于物体性质与温度的电磁辐射--热辐射（温度辐 射）
• 一方面：因太阳辐射引起地表增温，热能从地 表向地壳一定深度传导；
• 另一方面：地球内部的热能也要通过地壳向地 表传递。
两者在地下一定深度达到热量平衡 第12页/共43页
• 大地的长波辐射主要由太阳短波辐射转化而来-- 吸收可见光、近红外， 发射中、远 红外。
• 使地物的电磁波信息被减弱了强度或改变了成分--干扰了地物影像的真实色调。
第16页/共43页
2. 大气散射 -- 主要是各种微粒引起
• 比例因子q：表示散射的性质和强度与微 粒半径r及波长之间的关系 q＝2πr/λ r :微粒半径(μm )；λ:入射波长(μm)
第17页/共43页
（1）瑞利 (Rayleigh)散射--分子散射
ε物 ＝ M物／M黑 （目标物的辐射量(辐射出射度)与同温度下的黑体辐射之比 ）
第7页/共43页
基尔霍夫定律
• 在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力， 与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。 即：良好的吸收体亦是良好的发射体。
第8页/共43页
物体按发射辐射特性的分 类
• 1.黑体(Black body)
第9页/共43页
太阳辐射和大地辐射
（一）太阳辐射
• ⑴.太阳光谱是连续的，其能量分布也是连 续的；
• ⑵.太阳辐射的能量主要集中在可见光波段， 约占太阳总光谱能量的46％，其次是红外 波段；
• ⑶.峰值波长为0.47μm。
第10页/共43页
第11页/共43页
（二）大地辐射
• 大地辐射的能量来源主要为：太阳的短波辐 射和地球内部的热能。
• 辐射能的强弱及其随波长的分布取决于物体性质与温度的电磁辐射--热辐射（温度辐 射）
《电磁波的辐射 》课件
05
电磁波辐射的未来发展
电磁波辐射技术的改进
高效能电磁波辐射源
01
研发更高频率、更稳定、更高效的电磁波辐射源，以满足各种
应用需求。
电磁波辐射控制技术
02
研究更精确的电磁波辐射控制技术，实现定向、定点、定量的
电磁波辐射。
电磁波辐射安全标准
03
制定更严格的电磁波辐射安全标准，确保电磁波辐射对人体和
环境的安全。
环境监测领域
利用电磁波辐射进行大气污染 、水质监测、森林火灾等环境 监测，提高环境保护和应急响
应能力。
电磁波辐射对未来的影响
社会影响
随着电磁波辐射技术的广泛应用，人们的生活方式和社会 形态将发生深刻变化，需要关注由此带来的社会问题，如 隐私保护、信息安全等。
经济影响
电磁波辐射技术将带动相关产业的发展，创造更多的就业 机会和经济效益，同时需要关注由此产生的经济不平等问 题。
在真空或空气等介质中，电磁波 的传播速度是一个恒定的值，不
受其他因素的影响。
在其他介质中，如水、金属等， 电磁波的传播速度可能会受到介
质的折射率等因素的影响。
03
电磁波辐射的影响
对人体的影响
健康风险
长期暴露于高强度的电磁 波辐射可能增加患癌症、 神经退行性疾病和心血管 疾病的风险。
生理影响
电磁波辐射可能影响人体 生物电、神经系统和循环 系统，导致头痛、失眠、 记忆力减退等症状。
《电磁波的辐射》 PPT课件
目录
• 电磁波辐射概述 • 电磁波辐射的产生与传播 • 电磁波辐射的影响 • 电磁波辐射的防护 • 电磁波辐射的未来发展
01
电磁波辐射概述
电磁波的定义
01
电偶极子的辐射场22页PPT
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
电偶极子的辐射场
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
电偶极子的辐射场
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡
电磁波辐射ppt课件
另一种影响是手机辐射的非热效应，也就是人体 的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和 有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状 态的人体电磁场即将遭到破坏，人体组织也会遭受 损伤。它可能造成经常使用手机的人，产生比较严 重的神经衰弱症候群，如头痛，头晕乏力等不适， 记忆力降低以及一些潜在生物破坏。物理学家海兰 德指出，手机的真正危害来自于它的非热型辐射。 放射肿瘤学教授莫尔德认为，手机电磁辐射如同 X 光和太阳光的紫外线辐射，能破坏人体的脱氧核糖 核酸(DNA)，可能致癌。手机辐射非热效应的能量 危害可能更为严重，因为手机辐射的危害会不断积 累，作为致癌因素具有较长的潜伏期。
辐射防护三大基本方法1保持距离保持不射线源距离辐射强度不距离平方成正比2减少时间受到的辐射量不时间成正比3屏蔽防护在人和射线乊间增设屏蔽放射源运输车辆标识射线管理区外侧设置警示灯警示牌警示绳彩旗等射线种类组成速度贯穿本领电离作用射线射线粒子是氦原子核粒子是高速电子流波长很短的电磁波很小一张薄纸就能挡住很大能穿过几毫米厚的铝板能穿过几毫米厚的铅板射线接近等于很强很弱较弱11放射属于电离辐射一部分
10.改变非依赖电不可的心态电化制品环绕着的生活，曝露于电磁波的机会乃大增。
热效应对疾病的治疗作用
人体的疾病多种多样, 但一般来说分为两大类,即恶性肿 瘤和一般良性疾病. 电磁波的热效应对两类疾病均有治疗作 用. (1) 对肿瘤的治疗作用. 随着对电磁波及其应用技术的研究和 发展, 人们认识了电磁波对生物组织的热效应以及对肿瘤 有效治疗作用, 对加热治疗肿瘤有了更加理性的认识. 首先 是肿瘤组织细胞与正常组织细胞相比对加热敏感, 41～ 43℃即死亡, 而正常组织在这个温度范围内不受损伤; 第二, 癌组织中含水量明显高于正常组织, 且肿瘤组织内血管紊 乱, 血流量低, 仅为正常组织的2 %～ 15 % , 电磁波辐射后 使瘤体发热容易、散热慢, 很快形成高温. 以上两点就形成 了瘤体组织高温致死时间远少于正常组织的原因. (2) 对良性疾病的治疗作用. 电磁波的热效应使皮下组织温度 上升, 致使毛细血管扩张, 加速血液流动, 使微循环血流量 能增加1 倍, 致使病变组织微循环得到充分的改善, 吸收能 量养分、排除废物, 以促进病变组织的新陈代谢, 增强机体 的生物免疫功能, 提高细胞活力, 改善局部组织的营养状态, 达到治疗疾病的目的
物理环境之电磁辐射概述(PPT 79页)
对人体健康的危害
• 按对人体危害程度电磁辐射由大到小排列， 依次为微波、超短波、短波、中波、长波， 即波长愈短，危害愈大。
• 微波对人体作用最强的主要原因是由于其 频率高，使机体内分子振荡激烈，摩擦作 用强，热效应大。
• 对心血管系统的影响：表现为头痛，心悸， 部分女性经期紊乱，心动过缓，心搏血量 减少，窦性心律不齐，白细胞和血小板减 少，乏力，免疫功能下降等 。
第二节：电磁辐射
• 电磁辐射：变化的电场和磁场交替产生， 互相垂直并与自身的运动方向垂直，由近 及远以一定的速度在空间传播的过程，又 称为电磁波。
– 从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡 是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。
• 人类发现电磁辐射后，逐渐被应用到人类 生产、生活中来。但电磁辐射的大规模应 用，造成了严重的电磁污染。
第三节 放射性污染
• 放射性物质：在没有任何外界条件作用下 能够自发地从原子核内部反射出光子或粒 子，形成某些具有很强穿透性的特殊射线 的物质。
• 放射性：在核衰变过程中总是放射出具有 一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β 和γ射线，这种现象称为放射性。
• 放射性污染物：放射性物质进入环境后， 对环境和人体造成危害
三、放射性污染分类
• 放射性废物按物理状态可分为：气体、液 体和固体。
• 若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变， 则它的放射性强度为1居里（Ci）
• 国际单位制单位是贝可勒尔（Bq ）
四、放射性污染的控制
（一）放射性废液的处理
• 用化学、物理化学、生物化学等方法无法 处理，只能通过本身固有的自然衰变逐渐 减弱其放射性活度。
活化产物放射性尘埃可在大气层滞留0.3—3年 2、核燃料循环的“三废”排放
关于电磁辐射及原理课件
距离远小于波长(r << )的区域称为近区；反之， (r >> )的区域称为远
区。 我们将会逐渐体会到物体对于电磁场的影响，其绝对的几何尺寸 是无关紧要的。具有重要意义的是物体的尺寸相对于波长的大小，以波长 度量的几何尺寸称为物体的波长尺寸。
位于近区中的电磁场称为近区场，位于远区中的电磁场称为远区场。
已知 H 1 A，对于远区场仅需考虑与距离r 一次方成反比的分
量，因此，求得远区磁场强度为
H e jk 4 lπ s r Iie n jk re jklc I 4 π r o cs o e jk sr
j2 Ilr(esin eco cso )e sjkr
又知远区场是向正 r 方向传播的TEM波，因此，电场强度 E 为
天线的极化特性和天线的类型有关。天线可以产生线极化、圆极化或 椭圆极化。当天线接收电磁波时，天线的极化特性必须与被接收的电磁 波的极化特性一致。否则只能收到部分能量，甚至完全不能接收。
例如，只有当线天线的导线与被接收的电磁波电场方向一致时，才能 在导线上产生最大的感应电流。当两者垂直时，不可能产生感应电流， 因而不可能收到该电磁波。
该线电流 I 产生的矢量磁位 A 为
x
A(r) Iejk|rr| dl
4π l |rr|
式中r 为场点， r' 为源点。
由于l , l r ，可以认为上式中|rr|r，又因电流仅具有z
分量，即 dlezdl，因此 A(r)ezAz
式中
Az
I l
4 πr
ejkr
为了讨论天线的电磁辐射特性，使用球坐标系较为方便。那么，求
远区场。因 r， kr 2πr ，1 则上式中的高次项可以忽略，结
果只剩下及两个分量 H和 E， 经整理后得
区。 我们将会逐渐体会到物体对于电磁场的影响，其绝对的几何尺寸 是无关紧要的。具有重要意义的是物体的尺寸相对于波长的大小，以波长 度量的几何尺寸称为物体的波长尺寸。
位于近区中的电磁场称为近区场，位于远区中的电磁场称为远区场。
已知 H 1 A，对于远区场仅需考虑与距离r 一次方成反比的分
量，因此，求得远区磁场强度为
H e jk 4 lπ s r Iie n jk re jklc I 4 π r o cs o e jk sr
j2 Ilr(esin eco cso )e sjkr
又知远区场是向正 r 方向传播的TEM波，因此，电场强度 E 为
天线的极化特性和天线的类型有关。天线可以产生线极化、圆极化或 椭圆极化。当天线接收电磁波时，天线的极化特性必须与被接收的电磁 波的极化特性一致。否则只能收到部分能量，甚至完全不能接收。
例如，只有当线天线的导线与被接收的电磁波电场方向一致时，才能 在导线上产生最大的感应电流。当两者垂直时，不可能产生感应电流， 因而不可能收到该电磁波。
该线电流 I 产生的矢量磁位 A 为
x
A(r) Iejk|rr| dl
4π l |rr|
式中r 为场点， r' 为源点。
由于l , l r ，可以认为上式中|rr|r，又因电流仅具有z
分量，即 dlezdl，因此 A(r)ezAz
式中
Az
I l
4 πr
ejkr
为了讨论天线的电磁辐射特性，使用球坐标系较为方便。那么，求
远区场。因 r， kr 2πr ，1 则上式中的高次项可以忽略，结
果只剩下及两个分量 H和 E， 经整理后得
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
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
《电磁辐射》PPT课件
度）；W/m（功率密度）
针对对象
工作场所：职业照射 生活场所：公众照射
①基本限值
a. 职业照射：在每天8h工作期间内，任意连续6min按全身 平均的比吸收率应小于0.1W/kg。 b. 公众照射：在一天24h内，任意连续6min按全身平均的比 吸收率应小于0.02W/kg。
②导出限值
a. 职业照射：在每天8h工作期间内，电磁辐射场的场量参 数在任意连续6min内的平均值应满足下表：
b. 带防护面具 面具可制作成封闭型（罩上整个头部），或半边型（只
罩头部的后面和面部）
c. 带防护眼镜 眼镜可用金属网或薄膜做成风镜式，较受欢迎的是金属
膜防护目镜。
八、静电危害及防治
静电场：频率f=0的电磁场，无辐射危害，属电磁辐 射的极限情况，且危害严重。
1、静电灾害的类型
（1）、火灾、电击
人体静电超过2~3kv，接触金属静电电击；
目前耗损电磁能的手段有：一是借助介电 物或微粒的分子在电磁作用下趋于运动，同时 受限定导电率影响而将电磁能转变成热能损耗 掉；二是采用以结构形式使入射波相位与反射 波的相反来衰减电磁能。
④ 个体防护
a. 新型屏蔽织物与防护服 国内外现已研制出用涂层法、电镀法及复合纺丝法制造的电 磁屏蔽织物，共混纺丝法正处于研制阶段。与薄膜、板材等电 磁屏蔽材料相比，电磁屏蔽织物更贴近人们的生活。用电磁屏 蔽织物做成的服装、包装袋、装饰材料等，即满足人们日常生 活需要，又起防护作用。
66~110 220
330
500
安全距离,m 1.0 1.5
3.0
4.0
5.0
6.0
8.5
② 当交流电频率在每秒十万次以上，形成高频的电磁场。 无线电广播、电视、微波的迅速普及，射频设备功率成倍 提高，已达到直接威胁人体健康的程度。
电磁辐射ppt课件
13
电离辐射生物学效应的特点及影响因素
电离辐射生物效应的特点是机体吸收的能量不 大，生物效应却很大，例如6.0Gy的X射线可 使人或高等动物发生致死效应，但将这些能 量转换为热能，才可使体温升高0.002度。 若以热辐射代替电离辐射，需大1~10万倍的 能量才能引起机体死亡；其次是短暂的作用 引起长期效应，射线穿过受照机体只是瞬间 完成，而它引起的生物效应却能持续很长时 间。
14
职业病名单中的职业性放射性疾病 1．外照射急性放射病；
2．外照射亚急性放射病； 3．外照射慢性放射病； 4．内照射放射病； 5．放射性皮肤疾病； 6．放射性肿瘤； 7．放射性骨损伤； 8．放射性甲状腺疾病； 9．放射性性腺疾病； 10．放射复合伤； 11．根据《职业性放射怀疾病诊断标准（总则）》可以诊断的
3
电磁辐射概述
➢电磁辐射的波谱很宽，按照其生物学作用，
可以分为电离辐射和非电离辐射。电磁辐射 对生物体作用的强弱，决定于辐射的量子水 平，量子能量越大，生物学作用越强，能够 引起生物组织电离的最小能量为12eV（电子 伏特），相应的电磁波波长小于<1.010-7 m； 而非电离辐射包括了紫外线、可见光、红外 线、微波和高频电磁场
2.照射量
照射量的国际标准单位是库仑·千克-1（C ·kg -1）。 照射量的旧有专用单位为伦琴( R ) 。
7
电离辐射常用单位
3.吸收剂量（absorbed dose）
吸收剂量的 SI 单位为戈瑞（Gy），1戈瑞等于1千克被照 物质吸收1焦耳（J）的辐射能量。即 1Gy=1J ·kg-1 。吸 收剂量适用于任何类型、任何能量的电离辐射，且适用 于任何受照物质。
12
电离辐射对机体的影响
间接作用（indirect effects ） 间接作用是指辐射粒子作用于水分子，引起 电离，生成具有强氧化作用的自由基和活化 分子（•H、•OH、e-aq、H2O2、•HO2等）对 生物大分子的作用，引起生物大分子的损伤。 生物体内一般含水量高于70% ，细胞内的 生物大分子存在于含大量水的环境中，因此 间接作用对生物大分子的损伤作用有重要意 义。
电离辐射生物学效应的特点及影响因素
电离辐射生物效应的特点是机体吸收的能量不 大，生物效应却很大，例如6.0Gy的X射线可 使人或高等动物发生致死效应，但将这些能 量转换为热能，才可使体温升高0.002度。 若以热辐射代替电离辐射，需大1~10万倍的 能量才能引起机体死亡；其次是短暂的作用 引起长期效应，射线穿过受照机体只是瞬间 完成，而它引起的生物效应却能持续很长时 间。
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职业病名单中的职业性放射性疾病 1．外照射急性放射病；
2．外照射亚急性放射病； 3．外照射慢性放射病； 4．内照射放射病； 5．放射性皮肤疾病； 6．放射性肿瘤； 7．放射性骨损伤； 8．放射性甲状腺疾病； 9．放射性性腺疾病； 10．放射复合伤； 11．根据《职业性放射怀疾病诊断标准（总则）》可以诊断的
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电磁辐射概述
➢电磁辐射的波谱很宽，按照其生物学作用，
可以分为电离辐射和非电离辐射。电磁辐射 对生物体作用的强弱，决定于辐射的量子水 平，量子能量越大，生物学作用越强，能够 引起生物组织电离的最小能量为12eV（电子 伏特），相应的电磁波波长小于<1.010-7 m； 而非电离辐射包括了紫外线、可见光、红外 线、微波和高频电磁场
2.照射量
照射量的国际标准单位是库仑·千克-1（C ·kg -1）。 照射量的旧有专用单位为伦琴( R ) 。
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电离辐射常用单位
3.吸收剂量（absorbed dose）
吸收剂量的 SI 单位为戈瑞（Gy），1戈瑞等于1千克被照 物质吸收1焦耳（J）的辐射能量。即 1Gy=1J ·kg-1 。吸 收剂量适用于任何类型、任何能量的电离辐射，且适用 于任何受照物质。
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电离辐射对机体的影响
间接作用（indirect effects ） 间接作用是指辐射粒子作用于水分子，引起 电离，生成具有强氧化作用的自由基和活化 分子（•H、•OH、e-aq、H2O2、•HO2等）对 生物大分子的作用，引起生物大分子的损伤。 生物体内一般含水量高于70% ，细胞内的 生物大分子存在于含大量水的环境中，因此 间接作用对生物大分子的损伤作用有重要意 义。
《电磁辐射》优秀课件
cos2(t kr)
r2 sin d
8 A20 30
cos2(t kr)
P 1 T P(t)dt 4 A20
T0
30
国家对安全辐射标准的规定为：对人们长期居住、生活、工作的 场所需满足安全区辐射标准：最大辐射功率密度为10uW/c m2 。
若一个GSM基站发射机额定功率为10W，天线的增益为21dB，且 与发射机共轭匹配。试问在距离基站为200m的场所是否达到安全 区标准(设该场所位于天线的最大辐射方向上)？若一个人的有效 面积为1.70×0.5 m2 ，有多少辐射功率照射在该场所上的一个人身 上？ 解：在发射天线的最大辐射方向上，辐射功率密度为：
例题
电基本振子放置于Z轴上，研究其远区辐射场，其中电场 方向、磁场方向和传播方向中，传播方向是 ；电场 方向是 ；磁场方向的是 。
远区场的坡印廷矢量平均值为
Sav
Re
1 2
E
H
*
Re er
1 2
E
H*
er
1 2
E
2
er
1
2
H
2
er
1 2
Idl
2r
sin
2
有能量沿r方向向外辐射，故远区场又称为辐射场。
1）仅有两个场分量，该两场分量与矢径r三者方向相互垂直， 且符合右手螺旋法则。
2）电基本振子的远区场为一沿径向向外传播的电磁波。电磁 能量离开场源向空间辐射出去，因此称为辐射场。
3) 在方位上，场与θ有关，在不同的θ方向上，其辐射强度是不 同的。当θ=90º方向时，辐射最强；当θ=0º方向时，辐射为零。
21
S PtG 101010 0.0025W / m2 0.25W / cm2 10W / cm2 4 d 2 4 2002