Trường điện từ và kỹ thuật Anten

- Trường điện từ là một dạng đặc biệt của vật chất. Nó tồn tại dưới dạng sóng hoặc hạt, có tác dụng tương hỗ với các hạt mang điện. Trong chân không trường điện từ truyền với vận tốc ánh sáng (3.108 m/s) - Năng lượng của trường điện từ có thể biến đổi từ dạng này sang dạng khác nhưng luôn bảo toàn Theo định luật Einstein năng lượng và khối lượng trường điện từ có quan hệ: ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Trường điện từ và kỹ thuật Anten Tr­ê ng ®iÖn tõ vµ Kü thuËt ante n Tµi liÖu tham kh¶o:Tr­êng ® iÖn tõ vµ truyÒn sãng - Phan Anh - NXB §HQGHN Lý thuyÕt vµ kÜ thuËt anten – Gs Ts Phan Anh – NXB khoa häc kü thuËt. Tr­êng vµ sãng ® iÖn tõ – Phan Anh (dÞch) – NXB §H vµ TCCN né i dung Ch­¬ng I. Sãng ®iÖn tõ vµ truyÒn s ãng Ch­¬ng II. Lý thuyÕt vµ kü thuËt ante n ch­¬ng III. C¸c lo¹i ante n Ch­¬ I. Sãng ® ng iÖn tõ vµ truyÒn sãng. Giíi thiÖu - Tr­êng ® iÖn tõ lµ mét d¹ng ® Æc biÖt cña vËt chÊt. Nã tån t¹i d­íi d¹ng sãng hoÆc h¹t, cã t¸c dông t­¬ hç víi c¸c h¹t ng mang ® iÖn. Trong ch© kh«ng tr­êng n ® iÖn tõ truyÒn víi vËn tèc ¸nh s¸ng (3.108 m/s) - N¨ng l­îng cña tr­êng ® iÖn tõ cã thÓ biÕn ® tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c nh­ æi ng lu«n b¶o toµn • Theo ® Þnh luËt Einstein n¨ng l­îng vµ khèi l­îng tr­êng ®iÖn tõ cã quan hÖ: W=m.c2 (J ) W: n¨ng l­îng; m: Khèi l­îng (kg); c: VËn tèc ¸nh s¸ng (m/s). HÖ ph­¬ng tr×nh Maxwe ll • Ph­¬ tr× Maxwell thø nhÊt: ng nh E rotH = J T = J d + ε t Trong ®ã: J T = J d + J dich : C­êng ® tõ tr­êng (A/m); é H : MËt ® dßng ® é iÖn dÉn (A/m2); Jd = σ E E : C­êng ® ® tr­êng (V/m); é iÖn ε σ : H»ng sè ® iÖn m«i (F/m); : §iÖn dÉn suÊt (S/m); ý ng hÜa ph­¬ng tr×nh Maxwe ll thø nhÊt • Tõ tr­êng cã thÓ ® g© ra kh«ng chØ ­îc y bëi dßng ® iÖn dÉn mµ do c¶ dßng ®iÖn dÞch, nghÜa lµ do sù biÕn ® cña c­êng æi ® ® é iÖn tr­êng theo thêi gian. • T¸c dông cña dßng ® iÖn dÉn vµ dßng ® iÖn dÞch lµ nh­ nhau trong viÖc t¹o ra tõ tr­êng. HÖ ph­¬ng tr×nh Maxwe ll • Ph­¬ tr× Maxwell thø hai: ng nh H rotE = − µ t Trong ®ã: µ : §é tõ thÈm cña m«i tr­êng (A/m); ý ng hÜa ph­¬ng tr×nh Maxwe ll thø hai • Tõ tr­êng biÕn ® theo thêi gian sÏ t¹o ra æi ®iÖn tr­êng. HÖ ph­¬ng tr×nh Maxwe ll - Ph­¬ tr× Maxwell thø ba: ng nh divε E = ρ ρ : MËt ® ® é iÖn tÝch - Ph­¬ tr× Maxwell thø t­: ng nh divµ H = 0 ý nghÜa: Lµ hai ph­¬ tr× x¸c ® ng nh Þnh mËt ® nguån é cña ® iÖn tr­êng vµ tõ tr­êng • HÖ h­¬ng tr×nh Maxwe ll ®Çy ®ñ E rotH = J d + ε t H rotE = − µ t divε E = ρ divµ H = 0 KÕt luËn • Cã biÕn thiªn cña ® iÖn tr­êng dÉn ® Õn cã tõ tr­êng biÕn thiªn vµ ng­îc l¹i. • Dßng ® iÖn dÉn vµ dßng ® iÖn dÞch cã vai trß nh­ nhau trong viÖc sinh ra tõ tr­ êng. • Trong ch© kh«ng vÉn tån t¹i ® n iÖn tõ tr­ êng. §Þnh lý Poynting §© lµ ® y Þnh lý vÒ sù b¶o toµn n¨ng l­îng trong tr­êng ® iÖn tõ. Ph¸t biÓu: N¨ng l­îng tr­êng ®iÖn tõ ch¶y qua mét ® n vÞ ® ¬ iÖn tÝch trong mét ® n vÞ thêi gian ® π dS® ¬ − dW = Q + x¸c Þnh theo c«ng thøc: ­îc dt S Trong ®J .E .dV Q = ã: V : C«ng suÊt tæn hao d­íi d¹ng nhiÖt cña dßng π =E H ® iÖn trong thÓ tÝch V. S: DiÖn tÝch mÆt giíi h¹n bëi ®­êng vßng d© dÉn l. y : vecto mËt ® th«ng l­îng n¨ng l­îng ch¶y é §Þnh lý Poynting ChiÒu cña vect¬poynting lµ chiÒu dÞch thuËn theo quy t¾c vÆn nótE chai tõH sang (hay quy t¾c bµn tay tr¸i) víi gãc quay nhá nhÊt. E H π N¨ng l­îng tr­êng ®iÖn tõ ch¶y qua mét ® n vÞ thêi ¬ gian ® x¸c ® ­îc Þnh: π = E.H ; W/m2. 1.1. Sãng ®iÖn tõ 1.1.1. S ãng ®iÖn tõ ph¼ng a. Kh¸i niÖm: Sãng ® iÖn tõ t¹o ra c¸c vect¬E iÖn H tõ cã biªn ® ® vµ é vµ pha gièng nhau vµ hîp thµnh c¸c mÆt ® ång pha vµ ®ång biªn lµ nh÷ mÆt ph¼ng th×® gäi lµ sãng ® ng ­îc iÖn tõ ph¼ng. b. M«i tr­ê ng truyÒn s ãng : - §iÖn m«i lý t­ëng (® ång nhÊt kh«ng tæn hao) - §ång nhÊt, cã tæn hao - B¸n dÉn. NhËn xÐt: Sãng ® iÖn tõ kh«ng lan truyÒn trong m«i tr­êng kim lo¹i (Fe, Cu…) c . TÝnh c hÊt: - Ph¶n x¹, khóc x¹ khi sãng truyÒn qua hai m«i tr­êng cã chiÕt suÊt kh¸c nhau. - NhiÔu x¹ khi b­íc sãng xÊp xØ víi kÝch th­íc vËt c¶n. - T¸n x¹ khi b­íc sãng nhá h¬ vËt c¶n. n 1.1. Sãng ®iÖn tõ 1.1.2. Bø c x¹ s ãng ®iÖn tõ a. §Þnh nghÜa Qu¸ tr× truyÒn tr­êng ® nh iÖn tõ tõ nguån vµo kh«ng gian gäi lµ qu¸ tr× bøc x¹ tr­êng ® nh iÖn tõ. Bøc x¹ tr­êng ® iÖn tõ chØ x¶y ra víi nguån biÕn thiªn. b. Bøc x¹ cña dipol ® iÖn - Tr­êng vïng gÇn. ë khu gÇn th×c¸c thµnh phÇn ® iÖn tr­êng vµ tõ tr­êng lÖch pha nhau 900 theo thêi gian. Do ® vecto poynting ã trung b× sÏ cã gi¸ trÞ b»ng kh«ng. Chøng tá n¨ng l­îng nh cña tr­êng vïng gÇn cã tÝnh dao ® éng. Trong mét phÇn t­ chu kú ® th×n¨ng l­îng nµy dÞch chuyÓn tõ nguån Çu tr­ên ...