Параметры и классификация сред

Для характеристики сред, в которых протекают электромагнитные процессы, в простейшем случае вводят три скалярных параметра:

– абсолютная диэлектрическая проницаемость – характеризует диэлектрические свойства среды, [Ф/м];

–абсолютная магнитная проницаемость – характеризует магнитные свойства среды, [Гн/м];

– удельная проводимость – характеризует проводящие свойства среды, [См/м].

Для идеальной среды (вакуума) проводимость равна нулю, а диэлектрическая и магнитная проницаемость являются постоянными величинами и называются постоянными вакуума (мировыми постоянными):

Часто среды характеризуют относительными проницаемостями:

– относительная диэлектрическая проницаемость;

– относительная магнитная проницаемость.

Параметры среды (материала) связаны с векторами ЭМП уравнениями, которые называют материальными или уравнениями
состояния:

(1.4)

Последнее уравнение – закон Ома в дифференциальной форме. При наличии стороннего источника плотность полного тока будет равна:

(1.5)

где – вектор плотности стороннего тока, созданного напряженностью поля сторонних сил (сил порождаемых химическими, диффузионными, космическими и др. процессами). Он не является источником рассматриваемого электромагнитного процесса.

Параметры среды в общем случае являются не числом, а функцией координат, времени, модуля и вектора напряженности поля, например, для диэлектрика или магнетика
μ= μ(x, y, z, t, ). Эти зависимости и положены в основу классификации сред по их электромагнитным свойствам.

Среда, параметры которой во всех точках одинаковы, называется однородной, в противном случае – неоднородной. Примером однородной среды может служить вакуум, полистирол, феррит и т.д. Неоднородной средой является, например, атмосфера Земли.

Если параметры среды с течением времени не меняются, то она называется средой с постоянными параметрами, или стационарной. Если это не выполняется, то среда с переменнымипараметрами, т. е. нестационарная. Например, атмосфера Земли является средой с переменными параметрами.

Среда, параметры которой не зависят от напряженности поля, называется л инейной, в противном случае – нелинейной. Примером нелинейной среды служит среда, в которой распространяется излучение мощного лазера.

Если параметры среды не зависят от направления векторов поля, то среда называется изотропной, в противном случае – анизотропно й. Примеры анизотропных сред: плазма, ионосфера, подмагниченный феррит. Подмагниченный феррит называют еще гиротропной средой.

В последние годы значительное внимание уделяется искусственным средам с пространственной дисперсией, называемым кирильными. Такие среды удобны при создании диэлектрических линзовых антенн, радиопрозрачных обтекателей для антенн и другого, подробнее [5]. В дальнейшем будем рассматривать класс линейных сред.