本帖最后由 TCsbx 于 2018-10-25 17:05 编辑
今天想谈谈最近学习电磁场的体会,和低频电路对比一下,发现电磁场真是美妙,和以前学的电路知识是完美统一的!
谈点什么呢?就从电磁学的能量守恒定理即坡印廷定理说起吧,第一个图是书上经常学到的坡印廷定理,第二个呢是今天在天线原理课本上看到的
就从今天刚学到的这个方程来说一下,一个s封闭面包围的体积为v的三维空间,供给这个空间的功率=从封闭面流出的复功率+体积v内消耗的功率+体积v储存的功率。
这里,我想着重说一下这几个单独的功率在低频电路里面对应的是什么,其实电场对应着电路的电压,磁场对应着电路的电流,这样复功率也就对应着直流电路的功率;电导率*电场强度 其实就对应着电流了,这样时间耗散功率就是上面那个式子了;电场储能和磁场储能又分别对应着什么呢?还记得直流电路里面电容和电感的能量计算式吗?Wc=1/2 C*U^2,Wl=1/2 L*I^2,这时候,介电常数就对应着电容,磁导率就对应着电感;式子里面的1/2都是因为用的变量都是最大值,这里取有效值就会出来个1/2 。
另外, 现实中只有两种基本的信号,一个是直流信号,一个是正弦信号,因为任何信号都可以看成很多不同频率的正弦信号的叠加,这个就是伟大的傅里叶变换,所以很多问题都是从最基本的正弦信号进行研究。对正弦激励的电路进行分析和求解时,用的是经典的相量法,不要小看这个,其实里面是蕴含着一个哲学思想的,什么呢,>_> 变换!从时域直接求解交流电路是基本不可能的,这时候发现单频的正弦信号和数学上的相量是完美对应的,且是一一对应,并且呢,时域信号运算的结果和相量做相同运算的结果也是对应的。一句话,两个域的变量一一对应,并且运算结果也对应。这样就可以把时域的运算转换到频域,得出来结果后再换回时域就可以了。
对应到场的求解和推导当中也是完全一样的,因为场都是按照正弦规律进行变化的,求解时,不需要考虑场的时变性,直接把对应点场的模值和初相拿来用就可以,最后需要的话,在加上场的时变因子e^jwt 。
如有叙述有问题的地方,还请来辩
|