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導(dǎo)電媒質(zhì)又稱(chēng)為有(損)耗媒質(zhì),是指σ≠0的媒質(zhì)。電磁波在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播時(shí),根據(jù)歐姆定律,將出現(xiàn)傳導(dǎo)電流Jc=σE,也稱(chēng)為歐姆電流。在無(wú)源區(qū),此時(shí)外加的源電流Je=0,于是有式中有耗煤質(zhì)=導(dǎo)電煤質(zhì)§6.3導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波按σ/ωε(損耗角正切)比值的量級(jí),可把導(dǎo)電媒質(zhì)分為三類(lèi):電介質(zhì)(位移電流占優(yōu)勢(shì))不良導(dǎo)體(半導(dǎo)體):良導(dǎo)體(傳導(dǎo)電流占優(yōu)勢(shì))電介質(zhì)=良介質(zhì)=低損耗介質(zhì)=弱導(dǎo)電煤質(zhì)良導(dǎo)體=強(qiáng)導(dǎo)電煤質(zhì)6.3.1導(dǎo)電媒質(zhì)的分類(lèi)在各向同性,均勻煤質(zhì)的無(wú)源區(qū)域:6.3.2導(dǎo)電煤質(zhì)中的波動(dòng)方程β稱(chēng)為相位常數(shù),α稱(chēng)為衰減常數(shù)。兩邊平方后有上式兩邊的實(shí)部和虛部應(yīng)分別相等,即由上二方程解得
6.3.3平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播特性
采用等效復(fù)介電常數(shù)后,平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的場(chǎng)表達(dá)式和傳播參數(shù)可仿照理想介質(zhì)情況來(lái)得出。在無(wú)源區(qū),設(shè)其時(shí)諧電磁場(chǎng)的電場(chǎng)復(fù)矢量為,Ex的波動(dòng)方程為:對(duì)于沿+z方向傳播的波,解的形式電場(chǎng)復(fù)數(shù)表達(dá)式說(shuō)明:導(dǎo)電煤質(zhì)平面波的特點(diǎn)(1)其瞬時(shí)表示式為(設(shè)E0為實(shí)數(shù))
可見(jiàn),場(chǎng)強(qiáng)振幅隨z的增加按指數(shù)律不斷衰減。衰減的產(chǎn)生是由于傳播過(guò)程中一部分電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?熱損耗)。衰減量可用場(chǎng)量衰減值的自然對(duì)數(shù)來(lái)計(jì)量,記為奈比(Np)。若電磁波傳播l距離后振幅由|E1|衰減為|E2|,則
工程上又常用dB來(lái)計(jì)算衰減量,其定義為
當(dāng)|E1|/|E2|=e=2.718,衰減量為1Np,或20lg2.7183=8.686dB,故衰減常數(shù)α的單位為Np/m或dB/m。
在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播時(shí),波的相速比μ,ε相同的理想介質(zhì)情況慢,且σ越大,vp越慢。
相速還隨頻率而變化,
頻率低,則相速慢。這樣,攜帶信號(hào)的電磁波其不同的頻率分量將以不同的相速傳播(亦不同頻率的光在同一媒質(zhì)中具有不同的折射率)。經(jīng)過(guò)一段距離后,它們的相位關(guān)系將發(fā)生變化,從而導(dǎo)致信號(hào)失真。這種現(xiàn)象稱(chēng)為色散。導(dǎo)電媒質(zhì)是色散媒質(zhì)。場(chǎng)強(qiáng)相位隨z的增加按βz滯后,即波沿z方向傳播。波的相速為可見(jiàn),波阻抗具有相角。這意味著電場(chǎng)與磁場(chǎng)不再同相。導(dǎo)電媒質(zhì)的波阻抗為說(shuō)明:導(dǎo)電煤質(zhì)平面波的特點(diǎn)(2),(3)則得可見(jiàn),波阻抗具有感性相角。這意味著電場(chǎng)引前于磁場(chǎng),二者不再同相。此時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度復(fù)矢量為其瞬時(shí)值為導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波磁場(chǎng)滯后電場(chǎng),二者不再同相。磁場(chǎng)強(qiáng)度復(fù)矢量為
磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度相垂直,并都垂直于傳播方向,因此導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波是橫電磁波。這個(gè)性質(zhì)與理想介質(zhì)中的平面電磁波是相同的。導(dǎo)電媒質(zhì)中的瞬時(shí)坡印廷矢量:導(dǎo)電媒質(zhì)中的平均坡印廷矢量:
上式第二項(xiàng)是時(shí)間的周期函數(shù),周期為2π/2ω=T/2。對(duì)一固定的觀察點(diǎn)(z=z1)而言,在這個(gè)周期內(nèi)該瞬時(shí)功率項(xiàng)在正負(fù)間來(lái)回變換,意味著一會(huì)兒向+z方向流動(dòng),一會(huì)兒又向-z方向流動(dòng),而一周內(nèi)沿+z方向的總功率流密度為零,因此這部分功率為虛功率.因ξ=0~π/4,第一項(xiàng)為正值,代表向+Z方向流動(dòng)的實(shí)功率.它也正是一周內(nèi)沿+z方向的平均功率流密度Sav.取實(shí)部可得到相同的結(jié)果:麥?zhǔn)戏匠痰谋容^理想介質(zhì)
一般物質(zhì)在各向同性,均勻,無(wú)源,無(wú)損耗介質(zhì)中在各
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