电场和磁场

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查看15328 | 回复0 | 2011-11-21 21:36:09 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电场是电荷存在于空间的证据,是电荷对空间的影响;磁场是电荷加速于空间的证据,是电流对空间的影响。
电场和磁场相互依存,密不可分,即有电场必有磁场,有磁场必有电场。 运动电荷产生磁场,这一点已毫无疑问。再跟据相对性原里,即使是静止的点荷,只要另选一个相对运动的座标系为参考系,该电荷也是运动的,就也会产生磁场,以上得出:无论电荷是否运动,都会产生磁场。即——有电场一定有磁场。 那么有磁场一定有电场吗?由安培假说(以广泛证明),磁场是由运动点荷产生的,也就是挑明了磁场离不开电场,即——有磁场必然有电场。

综上所述,有电场必然有磁场,有磁场必然有电场,二者相互依存,不可分割。相同点:电场和磁场均为矢量场,即都具有大小和方向。 不同点:电场为有源场,即散度不为零,磁场为无源场,散度为零。 转换:E=377H

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电场不存在闭合的电场线,即电场是无旋场。磁场总是存在闭合的磁场线,即磁场为有旋场。电场有源性的推理:存在点电荷,即单极电场(正电场和负电场)。 在以场源为中心,半径为一个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场磁场无源性的推论:不存在磁荷,即没有单极磁子。

近场和远场:根据观测点到辐射源的距离不同,划分出近场区和远场区两个区域,当距离小于λ<2π时,称为近场区,大于λ>2π时称为远场区。
一般情况下,对于电压高,电流小的场源(如发射天线、馈线等),电场要比磁场强得多,对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具),磁场要比电场大得多。

近区场的电场强度要比远区场大得多。从这个角度上说,电场防护的重点应该在近区场。所以,在平时用频谱分析仪loop测量PCB的场强时,不同的手法会有很大的差异。近区场的电场强度随距离的变化而变化,比较快,在此空间内的不均匀度较大。

波阻抗的值:近场区中,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等。若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377ohm,称为低阻抗波,或磁场波。若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377ohm,称为高阻抗波,或电场波。在远场区,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377ohm。波阻抗的变化:在近场区内,特定电场波的波阻抗随距离而变化。如果是电场波,随着距离的增加,波阻抗降低,如果是磁场波,随着距离的增加,波阻抗升高。在远场区,波阻抗保持不变。注意:近场区和远场区的分界面随频率的不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意。例如,在考虑机箱的屏蔽时,机箱相对与线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能出于近场区。后面会看到,在近场区设计屏蔽时,要分别考虑电场屏蔽和磁场屏蔽。
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