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电磁波
2014-09-06 | 阅:  转:  |  分享 
  
1安培定则

安培定则也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。

通电直导线中的安培定则:右手握住通电直导线,大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向;

通电螺线管中的安培定则:右手握住通电螺线管,四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。



2电磁波

电磁波按照频率f分类,从低频率到高频率包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射,波长λ大约在380至760纳米之间,称为可见光。

电磁波的传播速度等于光速c=3e8m/s。c=λf

只要是本身温度大于绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。

电磁波向空中发射或泄露的现象,叫电磁辐射。



3电磁波的产生

电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。

变化的电场和磁场在空间以一定的速度传播,形成电磁波。

发射的信号都是有一定的频率的,这种频率就是电流的变化的体现。变化的电流周围会产生变化的电场,而变化的电场又会产生变化的磁场,这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场,这样由近及远的向周围空间传播。电磁场这样由近及远的传播形成的电磁波。

注:初始时变化的电场或磁场的能量,由原子结构中电子的能级跃迁提供。



4扩展知识

一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁场,这就是无线电信号的发射。相反,空间中交变的电磁场在遇到金属导线时又可以感应出交变的电流,这对应了无线信号的接收。

在电台进行发射和接收时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波,或空间中的电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流。这就对用于发射和接收的导线有获取最佳转换效率的要求,满足这样要求的用与发射和接收无线电磁波信号的导线称为天线。

理论和实践证明,当天线的长度为电磁波波长λ的1/4时,天线的发射和接收转换效率最高。因此,天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长,1/4的λ就是对应的最佳天线长度。

频率与波长的换算公式为:c=λf

例:求业余无线电台的天线长度

已知业余无线电台使用的信号频率为435MHz,其波长λ为:

λ=c/f=300000000/435000000=300/435=0.69米

对应的最佳天线长度应为0.69/4=0.1725米

注意:只要在金属体内有交变的电流,该金属体就要向空间辐射电磁波;反之,只要空间中有一定强度的电磁波信号,就会在该空间中的金属体上感应出交变的电流。天线与一般金属体的不同之处在于,天线强调了将金属体内交变电流最有效的转变成空间的电磁波或将空间的电磁波最有效的转变成金属体中的交变电流信号。



5电路原理中集总参数电路

实际电路的尺寸L(长度)远小于电路工作时电磁波的波长λ时,可以用集总参数电路模型来近似描述实际电路。

例:交流电f=300Hz工作时,产生的电磁波λ=1e6m,则可用集总参数电路来描述此实际电路。



6在高频PCB板布线时

理论和实践证明,当天线的长度为电磁波波长λ的1/4时,天线的发射和接收转换效率最高。

所以,PCB板中布线的长度应避免为PCB板上电磁波波长的1/4。









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(本文系zhmm1213首藏)