CHƯƠNG 3: SÓNG ĐIỆN TỪ PHẲNG
3.2.2. Trong môi trường dẫn điện
Em = zc [H mt × z 0 ]e−iβz Hay: H = H mt ei(ωt−βz) (3.2.3) E= zc [H mt × z 0 ]ei(ωt −βz)
Ta nhận xét tính chất của sóng phẳng trong điện môi lý tưởng như sau:
- Các vectơ E và H ln vng góc với nhau và vng góc với phương truyền song. Từ trường và điện trường luôn đồng pha và có biên độ khơng đổi dọc theo phương truyền song.
- Vận tốc pha của sóng phẳng bằng vận tốc truyền sóng trong cùng mơi trường. - Nếu mơi trường khơng tổn hao năng lượng, khơng tán sắc sóng điện từ. trở sóng là một số thực.
3.2.2. Trong mơi trường dẫn điện
Trong mơi trường dẫn điện có độ dẫn điện γ ≠ 0 thì trở sóng là đại lượng phức, hệ số tiêu hao α ≠ 0 nên sóng điện từ bị tiêu hao năng lượng, biên độ của các vectơ cường độ trường suy giảm theo hàm mũ dạng e-αz dọc theo phương truyền sóng z. Điện trường và từ trường lệch pha nhau một góc ψ bằng argument của trở sóng phức. Vận tốc pha là hàm số của tần số. Sóng phẳng trong mơi trường dẫn điện bị tán sắc.
Biểu thức của vectơ cường độ trường có dạng:
H = Hmt ei(ωt−βz)e−αa
(3.2.4)
E = zc[Hmt × z 0 ]ei(ωt −βz +ψ )e−αz Nếu môi trường dẫn điện có độ dẫn điện rất lớn thì:
α ≈ β≈ ωμγ 2 z p ≈ μω γ (3.2.5) 2 ω v ph ≈ μ γ ϕ ≈ π 4 3.3. Hiệu ứng bề mặt
Vật dẫn điện là vật có độ dẫn điện σ rất lớn. Từ (3.2.5), ta suy ra, khi tần số càng lớn thì hệ số α rất lớn. Như vậy, biện độ trường điện và trường từ suy giảm rất nhanh khi truyền vào bên trong vật dận. Điều này có nghĩa là sóng điện từ chỉ tồn tại ở một lớp rất mỏ ng trên bề mặt của vật dẫn. Khơng chỉ có sóng điện từ, khi cho dịng điện cao tần chạy trong v ật dẫn điện tốt, người ta cũng chứng minh được dòng điện này chỉ tồn tại ở một lớp mỏng trên bề mặt vật dẫn. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng bề mặt (skin effect).
Để đặc trưng cho hiệu ứng bề mặt, người ta đưa ra khái niệm độ thấm sâu của trường hay chính là độ dày của lớp bề mặt mà trường tồn tại δ. Đó chính là khoảng cách tính từ bề mặt vật dẫn đi sâu vào bên trong, tại đó cường độ trường giảm đi e = 2,7183… lần so với giá trị ngay trên bề mặt.