Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

A; — нормированная комплексная функция ослабления, дБ

А — векторный

 

((электродинамический) -потенциал, Т-м

В магнитная

индукция, Т

 

 

 

В — реактивная

электрическая проводимость, См

 

С — электрическая

емкость, Ф

 

 

 

с = 299,79 Мм/с — скорость света

 

 

 

D — электрическое смещение, Кл/м2

 

 

 

Е — напряженность электрического поля, В/м

 

 

е — координатный орт

 

 

 

 

F — сила, Н

 

 

 

 

 

 

 

f — частота, Гц

 

 

 

 

 

 

G, g — активная электрическая проводимость, См

 

Н — напряженность магнитного поля, А/м

 

 

/, / — сила электрического

тока, А

 

 

 

і = У '1 — мнимая единица

 

 

 

J

плотность электрического тока, А/м2

 

 

j — плотность

поверхностного электрического

тока, А/м

J H

плотность

магнитного тока, В/м2

 

 

 

к — коэффициент

распространения

волны

в

среде, 1/м

ка

[і]/м]; /с° =8,686ка

[дБ/м] — коэффициенты

затухания

 

волны в среде

 

 

 

 

 

 

— коэффициент 'фазы волны в среде, 1/м или рад/м

k—коэффициент

фазы волны в идеальном диэлектрике, Л/м

ko— коэффициент фазы волны в вакууме (волновое число)

k3

— электрическая

вошриимічивость, Ф/м

 

 

kK

— магнитная

восприимчивость

волны.

 

 

Кбв, «ев коэффициенты

бегущей и стоячей

 

 

кш

— коэффициент

шероховатости поверхности

металлических

_

стенок

 

 

 

 

 

 

 

УК=Уі—(/кр//)2

— в.олноводный

коэффициент

 

 

 

Э — электродвижущая сила, В

 

 

 

L

— собственная

индуктивность, Г

 

 

 

L, I — длина, м

 

 

 

 

 

 

 

М — взаимная индуктивность, Г

 

 

 

М — намагниченность, А/м

 

 

 

 

п — нормаль к поверхности

 

 

 

Р — мощность, Вт

 

 

 

 

 

р — объемная плотность мощности, Вт/м3

Р

э поляризованность, Кл/м2

р

э электрический дипольный момент, Кл-ім

р м

магнитный момент электрического тока, А-м2

Q — электрический заряд, Кл; добротность резонатора

R —активное электрическое сопротивление, Ом

5

 

— площадь, м2

Shm — элемент матрицы рассеяния

Т — коэффициент прохождения

Тш

 

— температура шумов, К

Т, t

— период колебания, время, с

U, и — электрическое напряжение, В; нормированная амплитуда

и, иэ

волны

групповая скорость, энергетическая ско,росгь, м/с

v — фазовая скорость, м/с


vefx

— скорость

распространения

электромагнитной

волны в

 

безграничном

диэлектрике

с проницаемостями

є и ц

V •— объем, м 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vp, VM — электрическая

и магнитная

поляризуемость

отверстия, м3

W — энергия, Дж

 

 

 

 

Дж/м3

 

 

 

 

 

w — объемная

плотность энергии,

 

 

 

 

 

Хя

— реактивное электрическое сопротивление, Ом

 

 

Y=G + iB —(комплексная

электрическая проводимость, Ом

 

 

Z—R-\-\X—комплексное

электрическое

сопротивление, Ом

 

 

ZB

волновое сопротивление. Ом

сопротивление

вакуума

ZBO = 376,73«; 120я

Ом — волновое

Z C

характеристическое '(.волновое) сопротивление линии, Ом

а [1/м]; а0

=8,в86а[дБ/м]—коэффициенты затухания волны в направ­

 

ляющей системе

 

 

в направляющей

системе,

1/м

В

коэффициент фазы 'волны

•Y=a+ipкоэффициент

 

распространения

волны

в

направляющей

системе,

J/M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 35,2 М І Г Ц / ^ М А / І М ) гиромагнитное отношение

 

 

Г = | Г | е '

—коэффициент

отражения

 

 

 

 

 

 

 

 

А

толщина

скин-слоя, м

 

 

 

 

 

 

 

 

tg б — тангенс угла

потерь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е — относительная

диэлектрическая

проницаемость

 

 

ea

абсолютная

диэлектрическая

проницаемость, Ф/м

 

ео= 8,8542 иФ/м=|1/(36я)

нф/м — электрическая

постоянная

% — поперечный

волновой коэффициент

поверхностной

вол­

 

ны, /1/м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т) — поперечный коэффициент в волноводе по оси у,

1/м

 

Л — длина волны в -волноводе, направляющей

системе, м

 

X — длина волны в среде, м

 

 

 

 

 

 

 

 

|х —относительная

магнитная проницаемость

 

 

 

 

На — абсолютная

магнитная проницаемость, Г/м

 

 

 

0

= 1,2566 =0,4я імиГ/м — магнитная постоянная

 

 

v — относительная

расстройка

в

волноводе

по

оси х,

1/м;

£—поперечный

коэффициент

 

нормированная частота

 

 

потока

электромагнитной

П — вектор Пойнтинга,

плотность

 

 

энергии, Вт/м2

 

пропускания

(согласования),

Гц

 

П — частотная

полоса

 

р — объемная

плотность

электрического заряда,

Кл/м3

 

a — удельная

электрическая проводимость, См/м

 

 

о э

— поверхностная

плотность электрического

заряда, Кл/м2

т — линейная

плотность

электрического заряда,

Кл/м

 

Фмагнитный поток, Вб

ф— электрический потенциал, В

X поперечный коэффициент стоячей волны в волноводе, 1/м



ВВЕДЕНИЕ

С о д е р ж а н и е к у р с а . В современной радиотехнике и связи ши­ рокое применение находят электромагнитные волновые процессы и разнообразные устройства, в которых эти процессы играют суще­ ственную роль: (передающие линии и волноводы, излучатели и приемные антенны, объемные резонаторы и фильтры, невзаимные устройства 'с ферритами, элементы быстродействующих вычисли­ тельных машин и коммутационных устройств, работающих в санти­ метровом или оптическом диапазоне. Их работа основана на зако­ номерностях теории электромагнитного поля.

Курс технической элвктродинамики ^включает изучение теории электромагнитных процессов и техники электродинамических устройств. Он охватывает широкую область электромагнитных явле­ ний: от распространения волн в космических или околоземных про­ странствах до процессов в миниатюрных устройствах сантиметрово­ го и миллиметрового диапазонов. В настоящее время немыслим ква­ лифицированный 'специалист по радиотехнике и связи, не обладаю­ щий определенным запасом сведений по технической электродина­

мике. Без этих сведений невозможно

даже

общее рассмотрение

многих современных технических устройств

и проблем развития

техники.

 

 

С о з д а н и е э л е к т р о с т а т и к и

и

м а г н и т о с т а т и к и .

Некоторые сведения об электрических и магнитных силах были

известны еще древним ігрекам. Наблюдалось

два 'удивительных

явления: кусочки папируса прилипали к натертому куску

янтаря;

железные предметы притягивались к камням,

найденным

близ го­

рода Магнезия. Уже до нашей эры китайскими

путешественниками

было найдено полезное применение свойству

магнита

указывать

нацравление на север.

 

 

 

Объяснения обнаруженных 'явлений вплоть до X V I I I в. были да­

леки от истины: считалось, что магнитные и электрические

силы

вызываются истечениями 'особой невесомой магнитной или электри­

ческой

материи. В течение веков даже не подозревали о взаимной

связи

между

электрическими и

магнитными

явлениями.

Основные

'закономерности

электричества

и

магнетизма были

найдены в конце X V I I I и в начале XIX веков.

Эпоха возрождения


принесла признание экспериментальному методу познания природы и количественному описанию ее закономерностей. По аналогии с законом всемирного тяготения Ньютона Ш. О. Кулон установил в 1785—1788 гг. первые количественные законы взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов, что позволило соз­ дать электростатику и магнитостатику на основе уже разработан­ ной для небесной механики теории потенциала.

Доминирующей точкой зрения стало представление о дистан­ ционном силовом действии: электрические (или магнитные) заряды взаимодействуют мгновенно и на расстоянии. Предполагалось, что если явления происходят в вакууме, то среда (пространство между зарядами) не играет никакой роли в передаче силовых воздействий; даже если пространство заполнено жидкостью либо твердым телом,

влияние среды второстепенно.

 

 

 

У с т а н о в л е н и е сів я в и м е ж д у

м а г н и т я ы їм и и э л

е к т -

р и ч е с к и м и я в л е н и я м и . В 1820 г.

Г. Эрстед

обнаружил

влия­

ние электрического тока на (магнитную

стрелку.

А. М. Ампер

изу­

чил это явление и обосновал новую точку зрения, согласно которой магнитным действием обладают только движущиеся электрические заряды; им же были установлены количественные связи магнитного поля с электрическим таком. Так были заложены основы новой на­ уки, рассматривающей взаимодействие электричества и магнетиз­ ма. Ампер назвал ее электродинамикой.

Широкий круг экспериментальных исследований провел в пер­ вой половине XIX в. М. Фарадей. Им было установлено, что любое изменение магнитного потока через виток провода, независимо от причины этого изменения, вызывает в витке электродвижущую си­ лу. Открытие Фарадеєм этого закона электромагнитной индукции завершило существенный этап в изучении взаимных превращений электричества и магнетизма и явилось важнейшим шагом к позна­ нию электромагнитных волновых процессов.

Фарадей ввел основные понятия электромагнитного поля, опи­ раясь на концепцию электрических и магнитных силовых линий, пронизывающих все пространство. Он показал, что сила электри­ ческих и магнитных взаимодействий зависит от свойств среды. Им введено понятие диэлектрической проницаемости, открыты явления парамагнетизма и диамагнетизма. При отсутствии вещества, по воззрениям Фарадея, взаимодействия передаются через эфир — упругую, всепроникающую, невесомую субстанцию. Эта точка зре­ ния привела Фарадея к мысли о конечном времени передачи элект­ ромагнитных взаимодействий и колебательном, волновом характере распространения электрических и магнитных процессов, аналогич­ ных волнам на воде или звуковым колебаниям воздуха.

С о з д а н и е т е о р и и э л е к т р о м а г н и т н о г о п о л я . В одной из первых своих работ «О фарадеевых силовых линиях»

Д . К. Максвеллу удалось выразить картину силовых линий в

более

строгой математической форме. IB 1864 г. Максвелл впервые

опуб­

ликовал полную систему уравнений электромагнитного поля,

кото-