Chương 5 : Bức xạ điện từ

1 Trường điện từ ª Chương 1 : Khái niệm & phtrình cơ bản của TĐT ª Chương 2 : Trường điện tĩnh ª Chương 3 : TĐT dừng ª Chương 4 : TĐT biến thiên ª Chương 5 : Bức xạ điện từ 2 Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng 4. Tính định hướng 5. Nguyên lý tương hỗ 3 1. Khái niệm ª Bức xạ điện từ ° TĐT biến thiên lan truyền dưới dạng sóng điện từ ° Công suất điện từ phụ thuộc : độ lớn & tốc độ biến thiên của nguồn, cấu trúc nguồn và môi trường ° Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật ª Thế vectơ của dòng điện dây ª Miền khảo sát ° miền gần (miền cảm ứng): r << l ° miền xa (miền bức xạ): r >> l ( ) j tcI t I Ie   ( )( ) j t r v j r vcI t r v Ie I e      1 4 2jkr rL A Ie dl k v          1 4 ( )r r vL A I t dl    4 Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng ª Phân bố của trường điện từ ª Miền gần ª Miền xa 5 ª Phân bố của trường điện từ ° Thế vectơ : 1 4 4 jkr jkR z z L Ie A Ie dli li R r        1H rotA H i   Nguyên tố anten thẳng là dây dẫn thẳng, mãnh, chiều dài l << l và mang dòng điều hòa ( ) cos( )mi t I t   như nhau trên toàn bộ anten ° TĐT : 1 r rj E rotH E i E i    2 2 2 sin 1 4 ( ) j jkrlIk kr k r H e    3 2 2 3 3 cos 1 2 ( ) jlIk j jkr r k r k r E e      3 2 2 3 3 sin 1 1 4 ( ) jlIk j jkr kr k r k r E e         l r (I, g = 0) 6 ª Miền gần 2 2 3 3 1 1 1 2 : , 1jkr r kr k r k r Do r e  H H i  r rE E i E i   2 sin 4 lI r H   3 cos 2 jlI r r E     3 sin 4 jlI r E      Sóng điện & sóng từ lệch pha nhau 90 o , công suất điện từ trung bình bằng 0 : lan truyền công suất điện từ có tính dao động 7 ª Miền xa °Phân bố sóng °Công suất bức xạ 8 °Phân bố sóng Nhận xét :  phương : sóng điện từ ngang  biên độ : suy giảm theo qui luật 1/r  pha : mặt đồng pha là mặt cầu … v p = v  tính định hướng : do biên độ  sinq bức xạ cực đại khi q=90 o và cực tiểu khi q=0 o ,180 o 2 2 3 3 1 1 1 2 : , r kr k r k r Do r H H i E E i         2sin sin 4 4 , r rj jjlIk jlIkv v r r H e E e            ... ,c cE Z H Z     với 1 2 sin cos( 90 )omr vH lI t r i         1 2 sin cos( 90 )oc mr vE Z lI t r i         9 ° Công suất bức xạ  Vectơ Poynting : r rP E H Pi   2 2 2 2 2 sin 2 4 cos ( 90 )m l I o r c vr P Z t r         2 2 2 2 2 sin 8 ml I r c r P Z    Nhận xét : Bức xạ luôn truyền từ ‘nguồn’ ra miền bxạ  Công suất bức xạ : cs điện từ trung bình gửi qua 1 mặt cầu tâm là nguyên tố anten (r >> l) bx r S S P P dS P dS   2 21 2 2 3 , ( )bx bx m bx cP R I R Z l   Nhận xét : P bx tỉ lệ nghịch với l 2 ,  f2: dùng cao tần 2 21 3 ... ( )bx c mP Z I l  2 0r cP Z H  10 Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng (tự đọc) 4. Tính định hướng Tính định hướng là khả năng tập trung bức xạ vào 1 hướng và yếu đi ở những hướng khác ª Cường độ bức xạ ª Cường độ bức xạ chuẩn ª Độ định hướng 11 ª Cường độ bức xạ u là công suất điện từ trung bình gửi trên 1 đơn vị góc đặc theo hướng khảo sát 2 ( ) dS d steradian r   2 2 2 2 2 2 2 2 2 sin sin 8 8 m m r c c l I l I P Z u Z r        Ví dụ : nguyên tố anten thẳng u = u(q,f) thường độc lập với r 2 r ru P dS d P r   ( / )W sterad 12 ª Cường độ bức xa chuẩn u n 2 2 2 2 sin 8 m c l I u Z    Ví dụ : nguyên tố anten thẳng 2sinnu   maxnu u u 2 2 max 28 m c l I u Z    13 ª Độ định hướng D maxn ntbD u u Ví dụ : nguyên tố anten thẳng có max 2 0 0 4 sin n n u D u d d          2 21 4 0 0 sin sin ... 2 3ntbu d d           Cường độ bức xạ cực đại sẽ gấp 1,5 lần cường độ bức xạ trung bình khi bức xạ rãi đều theo mọi hướng 2 1 4 0 0 ... sinntb nu u d d         max 1,5n ntbD u u  u n = sin 2 q, u nmax = 1 14 Chương 5 : Bức xạ điện từ 1. Khái niệm 2. Nguyên tố anten thẳng 3. Nguyên tố anten vòng 4. Tính định hướng 5. Nguyên lý tương hỗ (tự đọc)