电磁波在介质中的速度 电磁波在介质中的传播速度公式

电磁波与天线的深入解析

尽管生活中有各种天线，它们的设计目的都是为了发射或接收电磁波，其基本特征相同。现在，让我们对电磁波及其与天线的关联进行详细的阐述。

一、电场与磁场

1820年，Hans Oerstad发现电流的磁效应，即磁场。磁场既有大小，又有方向，是一个矢量。当电流流经导线时，会产生磁场，其周围任何给定位置上的磁场可以用字母H表示。

图示中的小磁针的排列显示了磁场的形状，这与竖直天线的场分布极其相似。磁针的指向即磁场的方向，小磁针的分布大致给出了与导体垂直的平面内的磁场形状。

二、电磁场与电磁波

电磁场是通过一个平板电容进行观察的。电容两板之间的电场为E，电势差决定了与天线相关的电场。当用交流电源替换直流电源时，由于电荷的移动，一个稳定的交流电流将在电容两板之间流动，形成电场。

三、电磁波的组成与传播

电磁波是由随时间变化的电场和磁场组成。电场和磁场的方向是相互垂直的，它们的直角是顺时针方向的还是逆时针方向的，这是由电磁波的传播方向决定的。电磁波又被称为行波，因为它以恒定的速度平移地穿过空间。

四、波的传播速度与波长

电磁波在其所传播的媒介中以光速进行传播。为了方便记忆，常常写作300m/us。波长是指波在一个完整的周期上所传播的路程。知道一个无线电波的波长对于理解其传播特性非常重要。

五、波的相位与极化

相位意味着时间，它描述了波形内和波形之间相对时间的测量。而极化是电磁波的一个属性，指的是电场或磁场的方向。水平极化波和垂直极化波都属于线性极化的范围。

六、场的强度与衰减

离开发射天线一定距离的电磁波强度用场强来表示。电磁波的强度随着离开源点的距离的增大而减小，因为随着离开源点距离的增加，电磁波的能量在越来越大的球面上扩散。

七、天线的重要性与设计

天线是发射和接收电磁波的设备。天线的设计是为了有效地辐射和接收电磁能量。通过调整天线的方向性、极化和阻抗等参数，可以优化天线的性能。阻抗是天线设计中一个关键参数，它描述了天线与传输线之间的匹配程度。

八、与电磁波

在电磁波环境中的所受到的伤害是一个重要的问题。在使用所有天线的过程中，人们必须采取必要的措施来保护自己，确保电磁波的安全。