Bài giảng Lý thuyết trường điện từ và siêu cao tần - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Nội dung của bài giảng bao gồm: các định luật và nguyên lý cơ bản của trường điện từ; bức xạ sóng điện từ; sóng điện từ phẳng; sóng điện từ trong các hệ định hướng; hộp cộng hưởng; mạng nhiều cực siêu cao tần.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lý thuyết trường điện từ và siêu cao tần - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG -------------------- NGÔ ĐỨC THIỆN BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ SIÊU CAO TẦN Hà Nội 2013 1 LỜI MỞ ĐẦU Học phần Lý thuyết trường điện từ và Siêu cao tần thuộc phần kiến thức cơ sở cho các chuyên ngành điện – điện tử và viễn thông. Học phần này có mục đích nêu những khái niệm cơ bản chung liên quan đến trường điện từ, xây dựng những phương pháp khảo sát tương tác trường – chất. Trình bày các định luật, các nguyên lý cơ bản của trường điện từ, cùng các quy luật và tính chất lan truyền của sóng điện từ trong chân không, trong không gian vô hạn và các quá trình lan truyền sóng siêu cao tần trong các loại đường truyền dẫn phổ biến. Mô tả các quá trình dao động điện từ ở dải siêu cao tần trong các mạch dao động cộng hưởng khác nhau. Nghiên cứu nguyên lý các mạng nhiều cực siêu cao tần và các linh kiện điện tử và bán dẫn siêu cao tần. Cuốn bài giảng “Lý thuyết trường điện từ và Siêu cao tần” bao gồm 6 chương, trong đó 3 chương đầu là các nội dung về Lý thuyết trường điện từ: Chương 1: Các định luật và nguyên lý cơ bản của trường điện từ. Chương này đưa ra các thông số cơ bản đặc trưng cho trường điện từ và môi trường chất, các định luật, hệ phương trình Maxwell, các đặc điểm và phương trình của trường điện từ tĩnh và trường điện từ dừng. Chương 2: Bức xạ sóng điện từ. Chương này trình bày nghiệm của hệ phương trình Maxwell, nghiệm của phương trình thế, và bức xạ sóng điện từ của dipol điện. Chương 3: Sóng điện từ phẳng. Chương này khảo sát quá trình lan truyền của sóng điện từ phẳng trong các môi trường đồng nhất đẳng hướng và môi trường không đẳng hướng, sự phân cực của sóng điện từ, hiện tượng phản xạ và khúc xạ sóng điện từ… Ba chương tiếp theo là các nội dung về kỹ thuật siêu cao tần, bao gồm: Chương 4: Sóng điện từ trong các hệ định hướng. Chương này trình bày các hệ định hướng sóng điện từ như dây song hành, cáp đồng trục, ống dẫn sóng… Chương 5: Hộp cộng hưởng. Trình bày khái niệm về hộp cộng hưởng, các loại hệ số phẩm chất, các hộp cộng hưởng đơn giản và phức tạp, kích thích năng lượng và điều chỉnh tần số cộng hưởng. Chương 6: Mạng nhiều cực siêu cao tần. Chương này tập trung vào các vấn đền về mạng 2n cực siêu cao tần, các mạng 2 cực, 4 cực, 6 cực. Vấn đề phối hợp trở kháng ở mạch siêu cao tần. Trong quá trình biên soạn bài giảng này không thể tránh được những sai sót, tác giả rất mong nhận được các ý kiến góp ý của bạn đọc. Hà nội, tháng 10 năm 2013 2 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................................1 MỤC LỤC ..................................................................................................................................3 CHƯƠNG 1. CÁC THAM SỐ VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ................. 7 1.1. Các đại lượng đặc trưng cơ bản cho trường điện từ và môi trường chất .................... 7  1.1.1. Vec tơ cường độ điện trường E ................................................................................. 7  1.1.2. Vec tơ điện cảm D ....................................................................................................7  1.1.3. Vectơ cường độ từ cảm B .......................................................................................... 8  1.1.4. Vec tơ cường độ từ trường H .................................................................................... 8 1.1.5. Các tham số đặc trưng cơ bản của môi trường ............................................................ 9 1.2. Các phương trình Maxwell ..................................................................................... 10 1.2.1. Một số khái niệm và định luật cơ bản........................................................................ 10 1.2.2. Các dạng của hệ phương trình Maxwell .................................................................... 13 1.2.3. Ý nghĩa của hệ phương trình Maxwell ....................................................................... 15 1.3. Điều kiện bờ đối với các vec tơ của trường điện từ ................................................. 16 1.4. Năng lượng của trường điện từ - Định lý Poynting ................................................. 18 1.5. Trường tĩnh điện .................................................................................................... 20 1.5.1. Các phương trình đặc trưng cơ bản .......................................................................... 20 1.5.2. Một số bài toán về trường tĩnh điện .......................................................................... 22 1.6. Từ trường của dòng điện không đổi........................................................................ 24 1.6.1. Điện trường dừng ..................................................................................................... 25 1.6.2. Từ trường dừng ........................................................................................................ 25 1.7. Trường điện từ biến thiên ................ ...