电磁波是如何发射的

原来我们周围到处都是电磁辐射，那么它到底对我们有没有影响？今天我们来了解一下电磁辐射的物理原理。著名科学家海因里希赫兹是第一个成功发射和检测电磁波的人。在他的实验中，用两条金属导线的两端施加高压电，这两条金属导线中间的间隙产生了火花，结果该电磁场辐射出了电磁波，辐射的电磁波在空气中传播，传到1米外的金属线圈中产生了火花。如果在这个缝隙中间加上led灯，它会被点亮。这就是电磁辐射和检测的简单案例。但在此之前，另一位杰出的物理学家麦克思维已经通过数学推导的方式得出了4个电磁学的基本方程。但是方程式和赫兹的实验都提出了一个问题，那就是电磁场是如何让自身脱离导体并在空间中传播，或者换一种说法，我们需要的是可以传播出去的电磁波，而不是在导体附近波动的电磁波。现在假设有一个。匀速运动的电荷，它周围的电场如图所示，现在如果它在不到一秒的时间内加速，然后持续以更高的速度匀速运动，我们看一下这种加速度对电场有什么影响。需要注意的是，电磁信息传播速度并不是无限的，而是以光速传播，所以关于电荷速度突然变化的信息也不会立即传递到整个电场。在电荷附近，电场收到的信息，较远的电厂还未接收到，电荷加速依然保持原状态。如果用两个圆圈将这个两个区域分开，因为电场不能突变，所以在这两个区域的电场会有一个过渡，这个过渡区域被称作pinkpink以光速向外辐射。现在我们将视角与电荷一起移动，可以看出电荷的加速导致了电磁干扰或辐射。基于以上，我们可以知道无线通信技术领域最重要的实验振荡电偶极子，它以完美的正弦波方式产生电磁辐射，我们先看一下它是如何实现的。下面是震荡偶。以此中速度和加速变化情况，电荷在上下两端时速度为0，到中间时速度最快，这意味着电荷在不断加速、减速中。当电荷处于两端时，电场情况如图所示，此时电荷速度为0。为了方便理解，我们以一条电场线为例，经过1/8的时间后，可以看到电场变形了，原因是这个时间段的加速度最大。通过前面看到的那样，电荷加速或减速会导致电场形成T，新的电场会以一定的速度去替换旧的电场，这个电化是连续的，因为电荷有连续的加速度。两个电荷在中间相遇，电场线也在这里相交，之后电场线分开并向外辐射，这种辐射以光速传播。如果电场强度与两电荷距离匹配的话，我们可以看到产生的辐射是完全正弦的，有一点很重要，变化的电场会同时产生与之相垂直的变化磁场。再来看一下这个原理是如何？应用在天线上的如图所示，导线中间加了一个实变电压，由于电压的作用，电子将从右向左移动，并产生正电荷与负电荷。随着电压的持续变化，正电荷与负电荷会在导线中来回穿梭，这就是偶极天线，它产生的辐射与振荡的电偶极子的辐射相同。在这种情况下，天线是一个发射器，发射信号的频率与时变电压的频率相同。同样，如果按照相反的操作过程，这个天线就可以变成接收器。当传播的电磁波撞击到天线时，电磁场的震荡会在天线的两端产生正负电荷，两端电荷的变化意味着在天线中心产生变化的电压信号。当天线用作接收器时，这是一个输出电压信号。为了实现完美的传输或接收，天线的长度应该等于波长的一半，这也是设计天线的第一个标准。第二个重要的标准是阻抗匹配，完美的阻抗匹配将确保电磁波的辐射性。效率。当交流电通过电路时，会受到其中包括电阻、电容、电感的综合影响，这种影响称为阻抗。根据最大功率传输定理，为了传输最大功率，负载阻抗应该与电源阻抗相匹配。以这个电路为例，电路以交流发电机为源，电动机、电灯泡等作为负载。这个电路如果要实现从交流发电机到负载的最大功率输出，负载的阻抗必须与发电机的阻抗匹配。同样，对于天线系统来说，也需要类似的阻抗匹配，因为天线的工作频率较高，因此传输线的阻抗也很重要。如果阻抗不匹配，则会有功率会反射回源，而不是向外辐射。真空中平面波的阻抗约为377欧。在抛物面天线中，波导用作传输线，其阻抗只与空气不同，这就是为什么抛物线天线中还有一个馈电结构，这样波导的阻抗与空气的阻抗相匹配，从而可以正确的接受电磁波。

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