34

Введение. 2

Закон Гауса – Остроградского для электростатических полей. 3

Закон Гауса для диэлектриков. 3

Потенциальные и вихревые поля. 6

Основные уравнения электродинамики. 6

Первое уравнение Максвелла. 6

Второе уравнение Максвелла. 7

Третье уравнение Максвелла. 7

Четвертое уравнение Максвелла. 8

Уравнение непрерывности. 8

Граничные условия. Волновые уравнения. 9

Граничные условия для векторов электрического поля. 9

Условия для касательных составляющих векторов Е и D. 10

Граничные условия для векторов магнитного поля. 11

Граничные условия на поверхности проводящего тела. 12

Волновые уравнения. 13

Уравнения Максвелла с учетом сторонних источников. Электрический баланс электромагнитного поля. 13

Монохроматическое электромагнитное поле. Классификация электромагнитных явлений. 15

Классификация электромагнитных явлений. 17

Стационарное электромагнитное поле. 17

Плоские электромагнитные волны в среде без потерь, и в среде с потерями. 18

Направляющие системы. 21

Общие свойства волн. 21

Классификация направляемых волн. 22

Скорость распространения энергии. Групповая скорость. 24

Прямоугольный волновод 24

Затухание магнитных волн. 27

СВЕТОВОДЫ 27

Техника СВЧ. Элементы волноводного тракта. 29

Фарадеевский вентиль в круглом волноводе. 30

Y – циркулятор. 31

Применение циркуляторов и вентилей. 31

Резонаторы 31

Направленные ответвители. 32

Применение направленых ответвителей. 33

Кольцевой мост 33

Диафрагмы. Согласованная нагрузка. Аттенюаторы. 34

Введение.

Векторы электромагнитного поля. Математический аппарат электродинамики.

Электромагнитное поле– это особый вид материи отличается непрерывным распределением в пространстве. Это электромагнитные волны, поле заряженных частиц. Скорость распространения электромагнитного поля в вакууме 3*10⁸м/с. как только заряженная частица начинает двигаться, вокруг нее образуется магнитное поле. Кроме электромагнитного поля отличающегося непрерывным распределением, существует дискретные структуры электромагнитного поля. Это так называемые фотоны или кванты света.

Электрический заряд– представляет свойство частиц материи, характеризующее их взаимосвязь с электромагнитным полем. Существует 2 вида электрического заряда – положительный и отрицательный. В качестве примера положительных зарядов можно привести электрические частицы – протоны, отрицательный – электроны. Различают 2 рода элементарных электрических зарядов: связанные и свободные.

Связанные зарядывходят в состав электрически нейтральных молекул или представляют собой ионы как положительные, так и отрицательные, находящиеся в кристаллической решетке твердого тела.

Свободные зарядымогут перемещаться на макроскопические расстояния, например электроны в металле или ионы в газах и электролитах. Распределение свободных зарядов, в каком–то объеме характеризуется объемной плотностью

Q – заряд, V – объем.

Поверхностная плотность заряда определяется:

напряженность электрического поля характеризует силовое воздействие электрического поля на электрические заряды

Силовое воздействие на электрический заряд пропорциональна величине напряженности поля

,- сила воздействия на заряд [Н/Кл]=[В/м]

Силовое электрическое поле можно наглядно изобразить при помощи векторных силовых линий напряженности.

Касательная в любой точке силовой линии должна совпадать с направлением вектора Е в этой точке.

Потоком dФ вектора Е сквозь площадку dS в направлении нормали n⁰называют скалярное произведение вида:

Поток вектора Е сквозь поверхность S определяется выражением:

Если поверхность замкнута, берется интеграл по замкнутой поверхности

Закон Гауса – Остроградскогодля электростатических полей.

,₀– электрическая постоянная.

Интеграл полей по замкнутому электрической поверхности – отношение зарядов:

- для зарядов в вакууме.

Закон Гауса для диэлектриков.

При воздействии электрического поля на электрически нейтральные молекулы диэлектрики они приобретают дипольный момент.

Диполь обладает электрическим моментом.

Электрический момент диполя:

Воздействие электрического поля на диэлектрик приводит к поляризации вещества. В этом случае диэлектрик характеризуется удельным электрическим моментом или поляризованостью:

Отношение суммы электрических моментов в объеме к величине этого объема:

На поверхности диэлектрика появились связанные заряды. Влияние диэлектриков на величину напряженности Е обусловлено возникновением связанных зарядов, поэтому, чтобы учесть это влияние вводят случайные заряды в величину связанных зарядов

Можно показать, что величина связанного заряда равна интегралу от поляризованности:

подставляем это выражение в нашу формулу

это выражение перепишем в другом виде:

Вектор D представляет вектор электрического смещения или вектор электрической индукции. Тогда закон Гауса в общей форме записывается:

В этой форме он выражает связь между электрическими зарядами и электрическим полем в любой среде (в любом веществе). Вектор D связан с направлением электрического поля соотношением:

, где

_а– абсолютная диэлектрическая проницаемость среды.

Ее можно представить:

, где

 – относительная диэлектрическая проницаемость (безразмерная величина)

₀– электрическая постоянная.

Аналогично вводят понятие вектора магнитной индукции В.

Числено равен силе, с которой действуют магнитное поле, на единичный точенный положительный заряд движущейся с единичной скоростью в направлении, перпендикулярным линиям вектора .

Вектор Н называется напряженностью магнитного поля, связан с вектором В соотношением:

, где

_а– абсолютная магнитная проницаемость среды наряду с ней вводят относительную магнитную проницаемость (безразмерную величину)

₀– магнитная постоянная.

Эти уравнения называются, материальные уравнения электрического тока проводимости представляют собой упорядоченное движение электрических зарядов. В изотропном веществе, обладающем электрической проводимостью и находящемся в электрическом поле смещение свободных положительных зарядов происходит в направлении поля.

При этом плотность тока проводимости должна быть пропорционально напряженности поля- плотность тока проводимости. Коэффициентназываютудельной электрической проводимостью.

- закон Ома в дифференциальной форме. Точки проводимости создают электромагнитные поля.

Векторы характеризуют однозначно электромагнитные поля в любой точке пространства и зависят от трех пространственных координат и времени t. Они связаны между собой системой материальных уравнений.