电磁波动图集锦-导电媒质中的均匀平面波

   对导电媒质,可继续沿用亥姆霍兹方程。波数\(k\)成为复数,包含相位常数\(\beta\)和衰减常数\(\alpha\):

$$k=\beta-j\alpha$$

   继续沿用沿正z方向传播,电场强度沿x轴的方向设定。

   媒质参数为:\({\varepsilon _r} = 2,{\mu _r} = 1,\sigma = 0.1\)。电导率取很小的值,便于作图展示衰减过程。

一、电场强度

   电场强度的表达式为:

\[\vec E = {\hat a_x}{E_0}{e^{-{\alpha}z}}{e^{ – j{\beta}z}}\]

   下图画出了初始振幅\(E_0=1\)时,方形区域内的电场强度矢量箭头。同时用着色方式画出了\(x=0\)平面、\(y=0\)平面上的电场强度大小。

   用二维图表达时,一般仅用着色方式显示分量大小。如\(x-z\)平面上的电场强度\(E_x\)分量如下图。

二、磁场强度

   对导电媒质,波阻抗成为复数:

$$\tilde \eta = \left| {\tilde \eta } \right|{e^{j\phi }}$$

   磁场强度的表达式为:

$$\vec H = \frac{1}{{\tilde \eta }}{\hat a_z} \times \vec E = {\hat a_y}\frac{{{E_0}}}{{\left| {\tilde \eta } \right|}}{e^{ – \alpha z}}{e^{ – j(\beta z + \phi )}}$$

   下图画出了初始电场振幅\(E_0=1\)时,方形区域内的磁场强度矢量箭头。同时用着色方式画出了\(x=0\)平面、\(y=0\)平面上的磁场强度\(H_y\)大小。

   用二维图表达时,一般仅用着色方式显示分量大小。如\(x-z\)平面上的电场强度\(H_y\)分量如下图。

电磁波动图集锦-亥姆霍兹方程的均匀平面波解

   亥姆霍兹方程描述了无损耗媒质中时谐电磁场的场量约束关系。均匀平面波是其在最简情况下的一种解。

   当均匀平面波向正z轴传播时,电场强度将垂直于传播方向,可以电场强度方向为x轴。

   仿真计算作图时,媒质参数为:\({\varepsilon _r} = 2,{\mu _r} = 1,\sigma = 0\)

一、电场强度

   电场强度矢量的(相量)表达式为:

\[\vec E = {\hat a_x}{E_0}{e^{ – jkz}}\]

   下图画出了振幅\(E_0=1\),相位常数\(k=41.97rad/s\)时,方形区域内的电场强度矢量箭头。同时用着色方式画出了\(x=0\)平面、\(y=0\)平面上的电场强度大小。

   用二维图表达时,一般仅用着色方式显示分量大小。如\(x-z\)平面上的电场强度\(E_x\)分量如下图。

二、磁场强度

   磁场强度既与传播方向垂直,又与电场强度方向垂直,沿y轴方向。

   磁场强度表达式为:

\[ \vec H ={\hat a_y}{H_0}{e^{ – jkz}} = {\hat a_y}\frac{{{E_0}}}{\eta }{e^{ – jkz} }\]

   下图画出了电场振幅\(E_0=1\),波阻抗\(\eta =261.8 \Omega\),相位常数\(k=41.97rad/s\)时,方形区域内的磁场强度矢量箭头。同时用着色方式画出了\(x=0\)平面、\(y=0\)平面上的磁场强度\(H_y\)大小。

   用二维图表达时,一般仅用着色方式显示分量大小。如\(x-z\)平面上的电场强度\(H_y\)分量如下图。