2017-12-14
11166
В проводящую среду
Этот вопрос имеет практическую направленность поскольку с ним связаны вопросы экранирования защищаемых электромагнитных полей, распространения радиоволн по подземным и подводным радиотрассам, электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и оценка поверхностного эффекта (скин-эффекта) высокочастотных токов, протекающих в проводящих средах.
Если на металлическую пластину, т.е. реальный проводник σ 
падает ЭМВ,то её поле частично проникает в металл (проводящую среду). Энергия этой прошедшей волны по мере проникновения в металл уменьшается, и поле 
описывается выражением для среды
с потерями:
(ƶ,t) = m(0) 
(3.22)
Из формулы следует, что амплитуда поля с увеличением ƶ, т.е. глубины проникновения, убывает по закону 
(рис. 3.15).
Рисунок 3.15– Проникновение ЭМП в проводящую среду
Обозначим толщину слоя металла, пройдя которую амплитуда ЭМП убывает в e раз через ∆ и будем называть её глубиной проникновения поля в металл. Величину ∆ определим из:
e = 
= 
,(3.23)
Можно показать, что коэффициент затухания в реальном
проводнике имеет вид:
α= 
(3.24)
Тогда, глубина проникновения поля в металл запишется:
∆= 
(3.25)
Расчеты, выполненные для реальных проводников таких как серебро, медь, золото, алюминий, показывают, что величина ∆ очень мала. Так для серебра (σ = 6,25· 
См/м)
при длине волны облучающего поля 3 см, т.е. ⨍ = 10 ГГц, глубина проникновения поля ∆ составляет всего 1,9 мкм. Таким образом, СВЧ ток протекает не по всему сечению проводника, а по тонкому поверхностному слою (скин-эффект, «skin» с англ. «кожа»). Причем чем выше частота электромагнитных колебаний, тем тоньше проводящий слой, в котором течет высокочастотный ток.
3.5.5. Логарифмические единицы ослабления[3]
Убывание амплитуды поля с расстоянием принято характеризовать логарифмическими единицами ослабления.
Ослаблению в 1 Нп (непер) соответствует такое расстояние ƶ = ∆, на котором амплитуда напряженности поля прошедшей волны уменьшается в е раз.
Ослаблению в 1 Б (бел) соответствует такое расстояние, на котором мощность волны уменьшается в 10 раз. Единица, в десять раз меньшая 1 Б, называется децибелом (1 Б = 10 дБ).
Число 20 lg е = 8,69дает соотношение между обеими единицами измерения:
1 Нп 
8,69 дБ.
Контрольные вопросы
1.Какая среда называется идеальным диэлектриком?
2.Что такое Т волна?
3.Запишите решение волнового уравнения в случае идеального диэлектрика для вектора 
.
4.Запишите и поясните выражение для фазовой скорости.
5.Что являетсяхарактерным признаком волнового процесса?
6.Поясните параметры волнового процесса.
7.Дайте определение поляризации электромагнитной волны.
8.Какие виды поляризации электромагнитной волны Вы знаете?
9.Сформулируйте условия получения круговой поляризации.
10.Записать и пояснить смысл выражений для векторов 
и в среде с потерями.
11.Пояснить основные особенности плоских волн в среде с потерями:
12.Чем отличается вид ЭМВ, распространяющейся в среде с потерями вдоль оси Оz,от ЭМВ, распространяющейся в среде без потерь?
13.Сформулируйте законы Снеллиуса.
14.Пояснить смысл коэффициентов отражения и преломления ЭМВ.
15.Как распространяетсяв пространстве возле идеально проводящей поверхности ЭМВ?
16. Что такое глубина проникновения электромагнитного поля в проводящую среду?
17. От чего зависит величина ∆?
18. Что такое поверхностный эффект (скин-эффект)?
19. Поясните основные единицы ослабления электромагнитного поля.
