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
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+ip—коэффициент |
|
распространения |
волны |
в |
направляющей |
|||||||||
\м |
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 |
|
|
|
||||||||||
|х0 |
= 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 |
|
Ф— магнитный 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- |