Трансформатор Электрические машины Проводниковые материалы Расчет мостового выпрямителя с фильтром Двухполупериодные выпрямители Туннельный диод Диэлектрик и идеальный проводник


Курс лекций по физике для студентов технических университетов. Расчеты в электрических цепях

Распространение волн в реальных диэлектриках.

 Для реальных диэлектриков .  (1)

Используя неравенство, скобку можно представить в виде ряда Маклорена:

 (2)

 Ограничиваясь тремя элементами разложения, пренебрегая всеми остальными, получаем:

 (3)

Приравнивая реальную и мнимую части, получим:

 (4,5)

Используя выражение для b, получим:

 (6)

Vо — скорость света в среде.

 Из результатов следует, что параметры плоской волны в реальных диэлектриках мало отличаются от параметров в среде без потерь. Постоянная затухания l в реальных диэлектриках является очень малой величиной и в первом приближении не зависит от частоты. В реальных диэлектриках дисперсионные свойства проявляются слабо.

Распространение волн в реальных металлах.

 В проводящих средах . Общее выражение:

 (1)

 (2)

 Пренебрегая единицей, получим ( линейноым образо зависят от частоты):

 (3)

 b и a не линейно зависят от w, следовательно, с изменением w они будут существенно изменяться.

  Получим выражение для фазовой скорости:

 (4)

 

 

и для длины волны:  (5)

 Характеристическое сопротивление: 

пренебрегая единицей, получим:  (6)

 Представим  в виде реальной и мнимой частей:

 (7)

медь

Vф=VЭ=421 м/сек

l=4,21*10-6 м

zс=3,74*10-4 Ом

вакуум

Vф=VЭ=3*108 м/с

l=300 м

zc=120p=377 Ом

 Сравним параметры плоских волн в вакууме и меди при частоте f =1МГц.


 В реальных проводниках электромагнитные волны испытывают сильное поглощение. Так в меди с f = 1МГц на пути в 1 мм затухание составит:

 (8)

 Металлы следует использовать при экранировании в переменном

электромагнитном поле.

Плоские электромагнитные волны. Под волнами подразумевают колебательные движения непрерывных сред. Принципиальные отличия в математическом описании волновых процессов и колебаний токов и напряжений в радиотехнических цепях состоит в том, что для полного описания любой системы достаточно знать конечное число токов и напряжений на различных участках схем. Для полного описания волнового процесса необходимо знать его характеристики в бесконечно большом числе точек в рассматриваемом пространстве. Природа волновых процессов весьма разнообразна: электромагнитные волны, акустические, гравитационные и т. д. Физики полагают, что при распространении любых волн среда постепенно вовлекается в некоторый физический процесс, в результате которого происходит распространение энергии в пространстве.

Плоские волны в однородной изотропной среде с проводимостью отличной от нуля. В среде с проводимостью отличной от нуля энергия электромагнитной волны частично расходуется на возбуждение и поддержание токов проводимости, т.е. волна в процессе распространения затухает. В общем случае наряду с джоулевыми потерями в среде могут присутствовать также диэлектрические и магнитные потери

Характерные параметры для проводящих сред

Волновые явления на границе раздела двух сред. Плоские волны произвольной ориентации. В предыдущих параграфах мы рассматривали плоские волны, распространяющиеся вдоль осей декартовой системы

Параллельная поляризация. Рассмотрим плоскую, линейную, поляризованную волну.

Полное отражение от границы раздела двух сред. Две диэлектрические среды. Определим условия, при которых на границе раздела сред отсутствует преломленная волна, т.е. возникает эффект полного внутреннего отражения. Угол преломления изменяется в пределах . Значение угла падения, при котором угол преломления равен 90°, называется критическим углом.


[an error occurred while processing this directive]