电磁场与仿真软件(4)

这篇主要讲电磁波在一般介电物质中传播.

从pahsor形式麦克斯韦方程出发: 

在金属中,由于没有介电常数,我们可以忽略

项；

在一般介电物质中, 由于没有自由电子, 基本不会产生电流,我们可以忽略

;

和在真空中不同,在物质中,存在着很多电偶极子(diople),这些电偶极子也会收到电场影响开始振荡, 麦克斯韦方程可以改写成：

   可以看出怎么理解 是最重要的事情.

在交变电场下是一个复数,写成:   复数介电常数,接下来就是怎么理解复数介电常数,  代表了什么/p>

实数部分

 ：一般介电物质的介电常数, 它的物理意义是物质储存电荷的能力. 通常用相对介电常数 表示:两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比,它用于衡量绝缘体储存电能的性能。  

虚数部分：由材料内部的各种转向极化跟不上外高频电场变化而引起的各种弛豫极化所致，代表着材料的损耗项。简单理解就是偶极子振荡跟不上外部电场变化,就会试着拖住外部电磁场,造成损耗.

这边顺便提下v材料说明中的损耗角

， 当损耗不大时，δ就等于ε″与ε′的比.

我们回到phasor形式的波动方程解:   

=Ex* =E0      k=

  对

进行泰勒展开:   带入上式中

 其中 

按照上一篇的经验, 

是衰减因子,  是振荡因子，如果你去查材料的参数把 算出来的话,就会发现是很小的,所以在一般介质中,电场衰减是很慢的（比金属中慢多了）如果是无损介质,即 =0,那么信号在此介质中是无损传播的.

在看下波阻抗

 : 

 从这可以看出,在一般物质中传播的电磁波

和 存在一定的相位差,相位差大小取决于

来源：Walt Lu