电磁场与电磁波（第4版）教学指导书 第8章 电磁波辐射.doc

《电磁场与电磁波（第4版）教学指导书》的第8章主要探讨了电磁波的辐射现象，这是电磁学中的重要概念，涉及到电磁场的传播和能量传输。本章分为五个主要部分： 1. **矢量位与标量位**： 矢量位A和标量位j是描述电磁场的重要物理量。它们与场矢量E和H之间存在特定关系，通过达朗贝尔方程描述了它们随时间和空间的变化。在洛伦兹条件（即电流密度与磁场的向量积为零）下，矢量位和标量位满足波动方程，并且它们的值由过去的时间点的源决定，体现出电磁波的传播特性。 2. **电偶极子的辐射场**： 电偶极子产生的电磁场分为近区和远区。近区（21krrpl==）的电场和磁场与静态场相似，称为感应场。远区场（21krrpl>?）则呈现为辐射场，其电场和磁场遵循平方反比定律，形成球面波。电偶极子的辐射场方向性可以通过E面和H面上的方向性图进行描绘，这些图形可以帮助我们理解辐射的方向特性。 3. **磁偶极子的辐射场**： 利用电磁对偶性，可以推导出磁偶极子的辐射场与电偶极子类似，但具有不同的方向特性。磁偶极子的E面方向图与电偶极子的H面方向图一致，而H面方向图则与电偶极子的E面方向图相同。磁偶极子的总辐射功率和辐射电阻与电偶极子有类似的计算公式。 4. **天线的基本电参数**： 天线是电磁波辐射和接收的关键设备。其基本电参数包括主瓣宽度（辐射能量的主要集中方向）、副瓣电平（次要辐射方向的强度）、前后比（主瓣与后瓣辐射强度的比例）、方向性系数（描述天线辐射能量集中程度）、效率（天线实际辐射能量与输入能量的比例）、增益系数（相对于无方向性天线的辐射能力）、输入阻抗（天线与馈线连接的匹配条件）、有效长度（描述天线尺寸与波长的关系）、极化（电磁波振动方向）以及频带宽度（天线工作频率范围）。 5. **对称天线的辐射场**： 对称天线如线天线可以视为多个电偶极子的组合。通过对电偶极子辐射场的叠加，可以求得对称天线在远区的辐射场表达式。这个表达式描述了天线辐射场的形状和强度分布，与天线的设计和性能密切相关。 总结起来，第8章主要讨论了电磁波的辐射现象，涉及电偶极子和磁偶极子的辐射场，以及天线的基本参数，这些都是无线通信和电磁环境理解的基础。通过学习这部分内容，学生将能深入理解电磁波如何在空间中传播，以及天线如何有效地发射和接收这些波。