Теоретические основы электротехники
Теория электромагнитного поля
ВШВЭ, проф. Л. И. Сахно 2021
1
Переменное электромагнитное поле в проводящей среде
Закон полного тока и закон электромагнитной индукции:
Токи переноса не могут существовать внутри проводящей среды, а токами смещения можно пренебречь по сравнению с токами проводимости. Тогда закон полного тока можно записать в виде:
Плоская электромагнитная волна
Плоско поляризованная электромагнитная волна, в которой все характеризующие ее величины зависят только от одной из координат (z), а от остальных координат (x, y) не зависят. Такой характер имеют электромагнитные волны, излучаемые антенной, на больших (z>> ) расстояниях от антенны, где - длина электромагнитной волны в диэлектрике.
Рассмотрим плоскую электромагнитную волну, распространяющуюся в диэлектрике и падающую
перпендикулярно на поверхность проводящей среды. Направим ось z по направлению вектора скорости волны, т.е. внутрь проводника перпендикулярно его поверхности и запишем проекции уравнений на оси декартовой системы координат:
Учитывая, что волна плоская (все величины, характеризующие ее, зависят только от координаты z, из записанной системы уравнений по аналогии с рассуждениями о плоской волне в диэлектрике, можем записать:
Направим ось y по вектору H. В этом случае H = H y ; H x = 0 , поэтому E y = 0, и уравнения упрощаются:
После дифференцирования первого уравнения по координате z и подстановке в него второго уравнения, получаем уравнение для вектора напряженности магнитного поля и по аналогии запишем такое же уравнение для вектора напряженности электрического поля:
Последние уравнения отличаются от волновых уравнений, полученных для этих векторов при рассмотрении переменного электромагнитного поля в диэлектрике тем, что содержат не вторую, а первую производную от векторов по времени.
Волновое уравнение переменного электромагнитного поля в диэлектрике
Решение уравнения для установившегося синусоидального режима
Так как в комплексном виде временная координата t исключается, а дифференцирование по времени заменяется умножением на jω , то переменные зависят только от одной пространственной координаты z, и уравнения могут быть записаны в полных производных:
Решим уравнение для напряженности магнитного поля:
где
– корни характеристического уравнения