Bài giảng trường điện từ - Chương 5 ppsx

NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten thẳngthẳng 3.. NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten vòngvòng 4.. NguyênNguyênNguyên lýlýlý tươngtươngtương hỗhỗ... NguyênNguyênNguyên tốtốt

Trường

Trường điện điện điện từ từ

ª ChươngChươngChương 1111 : Khái niệm & phtrình cơ bản của TĐT

ª ChươngChươngChương 2222 : Trường điện tĩnh

ª ChươngChươngChương 3333 : TĐT dừng

ª ChươngChươngChương 4 :4 :4 : TĐT biến thiên

ª ChươngChươngChương 5 :5 :5 : Bức xạ điện từ

2

Chương

Chương 5 : 5 : 5 : Bức Bức Bức xạ xạ xạ điện điện điện từ từ

1

1 KháiKháiKhái niệmniệm

2

2 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten thẳngthẳng

3

3 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten vòngvòng

4

4 TínhTínhTính địnhđịnhđịnh hướnghướng

5

5 NguyênNguyênNguyên lýlýlý tươngtươngtương hỗhỗ

1

1 Khái Khái Khái niệm niệm

ª BứcBứcBức xạxạxạ điệnđiệnđiện từtừ

° 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 ThếThếThế vectơvectơvectơ củacủacủa dòngdòngdòng điệnđiệnđiện dâydây

ª MiềnMiềnMiền khảokhảokhảo sátsát

° miền gần (miền cảm ứng): r << λ

° miền xa (miền bức xạ): r >> λ

I t →I
=Ie
ω

I t−r v →Ie
ω − =I e
− ω

1

L

1

L

A = µπ ∫ I t− dl

Chương

Chương 5 : 5 : 5 : Bức Bức Bức xạ xạ xạ điện điện điện từ từ

1

1 KháiKháiKhái niệmniệm

2

2 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten thẳngthẳng

ª Phân bố của trường điện từ

ª Miền gần

ª Miền xa

ª Phân Phân Phân bố bố bố của của của trường trường trường điện điện điện từ từ

jkr jkR

L

Ie

−

−

1

H
= µrotA
=H i
φ φ

Nguyên tố anten thẳng là dây dẫn thẳng, mãnh, chiều dài l << λ và mang dòng điều hòa

i t =I ω ψt+

như nhau trên toàn bộ anten

°TĐT :

1

r r j

E= ωεrotH =E i +E iθ θ

2

2 2

lIk

−

3

2 2 3 3

E
= −
πωεθ + e−

3

2 2 3 3

E
θ = −
πωεθ − + + e−

lr

( I , γ = 0)

6

ª Miền Miền Miền gần gần

2 2 3 3

2

=

H
=H i
φ φ

r r

E
=E i
 +E i
θ θ

2

sin 4

lI r

3

cos 2

jlI

πωε

3

sin 4

jlI r

πωε

điện từ trung bình bằng 0 : lan truyền công suất điện

từ có tính dao động

ª Miền Miền Miền xa xa

°PhânPhânPhân bốbốbố sóngsóng

°CôngCôngCông suấtsuấtsuất bứcbứcbức xạxạ

°Phân Phân Phân bố bố bố sóng sóng

Nhận xét :

phương : sóng điện từ ngang

biên độ : suy giảm theo qui luật 1/r

pha : mặt đồng pha là mặt cầu

… vp= v

tính định hướng : do biên độ ∼ sinθ

2 2 3 3

2

π

λ = ⇒ 
=
 
=


2

H
φ =
π θe− ω E
θ =
πωε θe− ω

E
θ =Z H Z c
φ, c = µ ε

với

1

1

θ

° Công Công Công suất suất suất bức bức bức xạ xạ

Vectơ Poynting : P=E H×  =P i r r

2 2 2

2 2

2 2 2

2 2

sin 8

m

l I

λ

=

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 >> λ)

P = ∫ P dS = ∫ P dS

Nhận xét : Pbxtỉ lệ nghịch với λ 2 , ∼ f 2 : dùng cao tần

1 3

P bx = πZ I c m(l λ )

2

0

10

Chương

Chương 5 : 5 : 5 : Bức Bức Bức xạ xạ xạ điện điện điện từ từ

1

1 KháiKháiKhái niệmniệm

2

2 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten thẳngthẳng

3

3 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten vòngvòngvòng (tự đọc)

4

4 TínhTínhTính địnhđịnhđịnh hướnghướng

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

ª Cường Cường Cường độ độ độ bức bức bức xạ xạ xạ uuuu

là công suất điện từ trung bình gửi trên 1 đơn vị góc đặc theo

hướng khảo sát

dS

r

Ω =

r

Ví

Ví dụ dụ dụ : : : : nguyên tố anten thẳng

u = u(θ,φ) thường độc lập với r

2

u= P dS dΩ = P r (W sterad/ )

ª Cường Cường Cường độ độ độ bức bức bức xa xa xa chuẩn chuẩn chuẩn uuuunnnn

2

sin 8

m c

l I

λ

=

Ví

Ví dụdụdụ : : : : nguyên tố anten thẳng

2

sin

n

max

n

u =u u

2 2

8

m c

l I

λ

ª Độ Độ Độ định định định hướng hướng hướng D D

max

Ví

Ví dụ dụ dụ : : : : nguyên tố anten thẳng có

max 2

0 0

4 sin

n

n

u D

π

θ θ φ

=

∫ ∫

2 2 1

ntb

u = π ∫ ∫π π θ θ θ φd 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

u ntb = π ∫ ∫π πu nsin θ θ φd d

un= sin 2 θ, unmax= 1

14

Chương

Chương 5 : 5 : 5 : Bức Bức Bức xạ xạ xạ điện điện điện từ từ

1

1 KháiKháiKhái niệmniệm

2

2 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten thẳngthẳng

3

3 NguyênNguyênNguyên tốtốtố antenantenanten vòngvòng

4

4 TínhTínhTính địnhđịnhđịnh hướnghướng

5

5 NguyênNguyênNguyên lýlýlý tươngtươngtương hỗhỗhỗ (tự đọc)