fiz-wyklad_13.pdf

(1417 KB) Pobierz
Microsoft PowerPoint - Fizyka-W13-Fale elektromag
Rozwi Ģ zanie równa ı Maxwella dla fali płaskiej
wytworzonej przez płaszczyzn ħ z sinusoidalnym pr Ģ dem
powierzchniowym :
J y = J o cos w t.
Linie strumienia pola elektrycznego i magnetycznego wytworzonego przez
fragment płaszczyzny z prĢdem sinusoidalnym (podobnie rozchodzi siħ w
kierunku - x )
B z (x,t) =
2
p
k
o
J o cos w ( t - )
x
c
c
2
k o =
1
4p e o
E y (x,t) =
2
p
k
o
J o cos w ( t - )
x
c
c
2
®
E
®
B
E y = c B z
( ^
)
704864332.005.png
Równanie fali bieŇĢcej : y = A cos w (t - ) = A cos( w t - kx )
x
v
v = = l f ;
T = ¼ v = w
2 w
l
2p
liczba falowa
k = ; v = (prħdkoĻę fazowa)
w
k
l
Pole promieniowania rozchodzi siħ jako fala płaska (wzdłuŇ
osi x ) o długoĻci fali
l= 2p w c
z prħdkoĻciĢ c i o amplitudach:
B oz =
2
p
k
o
J o
i
E oy =
2
c
o
J o = cB oz
c
2
WyraŇenia B z (x,t) i E y (x,t) sĢ rozwiĢzaniami róŇniczkowego równania
falowego :
x
2
= 1 x
2
x v
2
2
t
2
l
T
2
p
704864332.006.png 704864332.007.png 704864332.008.png
Analiza Fouriera
JeĻli prĢd w obwodzie zmienia siħ niesinusoidalnie, to wypromieniowane
pola E i B bħdĢ opisane takĢ samĢ, niesinusoidalnĢ, funkcjĢ czasu. Ale
funkcjħ okresowĢ moŇna rozłoŇyę na nieskoıczonĢ sumħ fal sinusoidalnych
(rozkład Fouriera funkcji okresowej F ( t )):
F ( t )= A o +
¥
à 1
( sin
A
n
n w
)
¥
à 1
( cos
B
n
n w
)
n
=
n
=
Np. funkcjħ piłokształtnĢ o okresie
t (
) moŇna rozłoŇyę :
F ( t ) =
¥
Ã
1
1 n
( sin
n t
)
n
=
(juŇ dla n = 9 dobre przybliŇenie)
to znaczy, Ňe aby wysłaę falħ piłokształtnĢ
o okresie
w= 2 w
, trzeba wytworzyę
prĢd o postaci :
J = J o
¥
Ã
1
1 n
( sin )
w
t
n
=
(zastosowanie zasady superpozycji)
+
w= 2 t
w
704864332.001.png
Promieniowanie elektromagnetyczne
Widmo fal elektromagnetycznych
1) Energia i pħd promieniowania elektromagnetycznego
GħstoĻę energii pola elektrycznego wynosi
E
2
, a pola magnetycznego
c B
8
8
p
p
o
o
JakĢ energiħ przenosi promieniowanie elektromagnetyczne ?
Czy posiada pħd ?.
Rozpatrzmy „zderzenie” płaskiej fali elektromagnetycznej z cienkĢ płytkĢ
przewodnika, podobnĢ do tej generujĢcej falħ.
ZałóŇmy, Ňe przewodnictwo tego przewodnika jest niezbyt wysokie.
2 2
704864332.002.png
j - prĢd indukowany falĢ padajĢcĢ
D E - promieniowanie generowane przez
prĢd indukowany.
Przeanalizujmy oddziaływanie pola elektrycznego fali padajĢcej z
płytkĢ przewodnika o wymiarach : D x ; y o ; z o . Pierwotne pole padajĢce
E p indukuje prĢd o għstoĻci j , tzn. w płytce popłynie prĢd o natħŇeniu:
I = j z o D x ;
a pomiħdzy górnĢ i dolnĢ krawħdziĢ powstanie róŇnica potencjałów :
V = E y o
Tzn., Ňe moc pochłaniana przez płytkħ (a tracona przez padajĢcĢ falħ)
wynosi :
P =
dU
dt
= I V = j E y o z o D x o
PrĢd indukowany j wytwarza własne promieniowanie, D E , rozchodzĢce
siħ w obie strony :
D E = -
2
c
o
j x
( j D x - għstoĻę prĢdu powierzchniowego)
p
D
704864332.003.png 704864332.004.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin