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趋肤效应的工程应用2例在线视频

下一节:电磁波的极化

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趋肤效应的工程应用2例课程教案、知识点、字幕

同学们好上一次课

我们分析了趋肤效应

今天我们来看它的两个应用实例

第一 微波炉

第二 高频屏蔽

首先来看微波炉

微波炉的工作原理是磁控管将50赫兹的市电转换成微波

用微波对食物进行加热

因为多数媒质对微波来讲是有损媒质

所以当微波进入这些食物的时候

在食物内部的微波就能够转换成热

它的特点是升温速度很快

而且可以在食物内部进行加热

已知微波炉磁控管的频率是2.45个G

我们以牛排为例来分析它的加热原理

已知牛排的电磁参数是这样两个参数

根据电磁参数求得牛排是一个有损媒质

因此它的衰减系数α等于40.9

由此求得它的趋肤深度等于α分之一是这样一个数字

因此

在牛排内部八个毫米处的电场强度

与牛排表面的电场强度之比就等于这样一个指数函数

也就等于68%

也就是说

在牛排内部八个毫米处

它的电场强度还是比较大

达到牛排表面的68%

所以可以用微波在牛排的内部进行加热

同时因为微波分布于一个三维空间

所以它的加热比较均匀

而且速度很快

下面我们来分析放牛排的盘子

假设它的材料是发泡聚苯乙烯

这个是它的电磁参数

为什么在牛排加热的过程中牛排熟了

但是盘子并不会被烧毁

对于这一个材料而言

用它的电磁参数去求

求得在2.45个G的频率下这一个材料

是一个良介质 而良介质的衰减系数是这一个表达式

所以她的趋肤深度等于这么大

也就是说

在2.45个G的频率下

这一个材料对微波是透明的

因此它不会烧毁

所以它可以用作容器

在医学上利用高频加热的原理可以用来治疗肿瘤

这种治疗手段安全有效

并且几乎没有副作用

下面来看

趋肤效应的第二个应用实例 高频屏蔽

因为高频电磁波在良导体的内部衰减特别的快

所以假设有两个区域

采用一定的隔离措施把这两个区域进行隔开

防止这两个区域的波由一个区域进入另外一个区域

这就是高频屏蔽

所以高频屏蔽指的是将元件、组合件

或许整个系统的干扰源包围起来

防止电磁场向外进行扩张

或许说用屏蔽体将接收电路包围起来

防止它们受到外部电磁场的影响

例如在进行电磁测量时

为了防止室内的电子设备受到外部场的干扰

可以采用金属的铜板来造一个屏蔽室

那么下面我们就来分析这个屏蔽室应该怎么造才可以满足屏蔽的要求

假设我们要屏蔽的频率范围是从10K到100M

已知铜的电磁参数是这样三个参数

我们来看铜板至少需要多厚

首先来求铜的趋肤深度

也就是当电磁波进入铜以后

达到表面场的距离的e分之一的时候

所传播的距离也就是这一个指数函数乘以E0

应该等于e分之一乘以E0

假设室内的电场用这样一个函数来表示的话

下面我们来求离良导体表面不同位置处的场的幅度

场的表面设它的幅度为Em的话

那么当它达到趋肤深度

也就是d的位置的时候等于Em的e分之一

也就是36.8%

达到三倍d的时候就只有Em的5%

当它达到五倍的时候

场的幅度只有表面幅度的千分之七

这个时候我们就可以认为场已经消失了

也就是说

如果我们采用铜板来进行屏蔽 铜板的厚度

只要达到趋肤深度的五倍

就可以认为已经达到这个效果了

也就是说

经过五倍d的厚度

良导体中的电磁波的幅度就很小了

只有千分之七

因此

如果利用导体板进行屏蔽的话

导体板的厚度只需要做五倍的趋肤深度就够了

而我们刚才已知低频段的频率为10K

这一个频率下

因为这一个式子远远得大于1

所以它是良导体

而在高频段

这一个式子依然远远得大于1

也就是说

在整个频率范围内

铜板都可以视为良导体

所以在低频段

它的趋肤深度等于0.66个毫米

而在高频段

它的趋肤深度等于6.6个微米

因此

为了满足这个屏蔽要求

铜板的厚度就应该是这两个厚度的五倍的最大值

所以应该等于3.3个毫米

换一句话说

如果要屏蔽10K到100M的频率范围的电磁波

只需要把铜板做成3.3个毫米以上就可以屏蔽了

电磁场工程应用课程列表:

第0章 场的概念

-0.1 场与路

--场与路

--场与路

-0.2 矢量的基本运算

--矢量的基本运算

--矢量的基本运算

-0.3 场的直观表示--场线

--场的直观表示

--场的直观表示

-0.4 标量场的方向导数和梯度

--标量场的方向导数和梯度

--标量场的方向导数和梯度

-0.5.1 矢量场的通量和散度

--矢量场的通量和散度

--矢量场的通量和散度

-0.5.2 矢量场的环量和旋度

--矢量场的环量和旋度

--矢量场的环量和旋度

-0.6 散度和旋度

--散度和旋度

--散度和旋度

-0.7 亥姆霍兹定理

--亥姆霍兹定理

--赫姆霍兹定理

-第0章 场的概念--第0章习题

-第0章 场的概念——讨论题

第1章 静电场

-1.1静电场的源

--静电场的源

--静电场的源

-1.2电场强度

--电场强度

--电场强度

-1.3电位

--电位

--电位

-1.4电偶极子

--电偶极子

--电偶极子

-1.5静电场中的导体和电介质

--静电场中的导体和电介质

--静电场中的导体和电介质

-1.6高斯定理

--高斯定理

--高斯定理

-1.7静电场的基本方程

--静电场的基本方程

--静电场的基本方程

-1.8静电场分界面的衔接条件

--静电场分界面的衔接条件

--静电场分界面的衔接条件

-1.9静电场的边值问题及求解

--静电场的边值问题及求解

--静电场的边值问题及求解

-1.10镜像法

--镜像法

--镜像法

-1.11电轴法

--电轴法

--电轴法

-1.12地球的电容-电容及求解

--地球的电容-电容及求解

--地球的电容-电容及求解

-1.13静电力与静电能量

--静电力与静电能量

--静电力与静电能量

-1.14高电压技术中的电场问题

--高电压技术中的电场问题

--高电压技术中的电场问题

-第1章 静电场--第1章习题

-第1章 静电场——讨论题1

-第1章 静电场——讨论题2

-第1章 静电场——讨论题3

第2章 恒定电场

-2.1鱼塘大量死鱼之谜-电流及电流密度

--鱼塘死鱼之谜--电流及电流密度

--鱼塘死鱼之谜--电流及电流密度

-2.2三大定律

--三大定律

--三大定律

-2.3电源电动势和局外场强

--电源电动势和局外场强

--电源电动势和局外场强

-2.4恒定电场的基本方程和边界条件

--恒定电场的基本方程和边界条件

--恒定电场的基本方程和边界条件

-2.5电流为什么弯曲?--恒定电场边界条件的应用

--电流为什么弯曲--恒定电场边界条件的应用

--电流为什么弯曲--恒定电场边界条件的应用

-2.6恒定电场的边值问题

--恒定电场的边值问题

--恒定电场的边值问题

-2.7恒定电场与静电场的比拟

--恒定电场与静电场的比拟

--恒定电场与静电场的比拟

-2.8恒定电场的工程应用:电导和部分电导

--恒定电场的工程应用:电导和部分电导

--恒定电场的工程应用:电导和部分电导

-2.9别墅起火之谜--绝缘电阻

--别墅起火之谜—接地电阻

--别墅起火之谜—绝缘电阻

-2.10奶牛被严重击伤,人却安全无恙?--跨步电压

--奶牛遭雷击人却安全

--奶牛遭雷击人却安全

-第2章 恒定电场--第2章习题

-第2章 恒定电场——讨论题1

-第2章 恒定电场——讨论题2

第3章 恒定磁场

-3.1磁感应强度

--磁感应强度

--磁感应强度

-3.2磁场中的物质--磁化

--磁场中的物质-磁化

--磁场中的物质-磁化

-3.3安培环路定理

--安培环路定理

--安培环路定理

-3.4恒定磁场基本方程及分界面的衔接条件

--恒定磁场基本方程及分界面的衔接条件

--恒定磁场基本方程及分界面的衔接条件

-3.5.1矢量磁位及其边值问题

--恒定磁场中的位函数-矢量磁位及其边值问题

--恒定磁场中的位函数-矢量磁位及其边值问题

-3.5.2标量磁位及其边值问题

--恒定磁场中的位函数-标量磁位及其边值问题

--恒定磁场中的位函数-标量磁位及其边值问题

-3.6恒定磁场中的镜像法

--恒定磁场中的镜像法

--恒定磁场中的镜像法

-3.7.1自感和互感的概念

--恒定磁场的工程应用:电感-自感及互感的概念

--恒定磁场的工程应用:电感-自感及互感的概念

-3.7.2自感和互感的计算

--恒定磁场的工程应用:电感-自感及互感的计算

--恒定磁场的工程应用:电感-自感及互感的计算

-3.8恒定磁场的能量

--恒定磁场的能量

--恒定磁场的能量

-3.9.2虚位移法

--磁场力-虚位移法

--磁场力-虚位移法

-3.9.3法拉第观点

--磁场力-法拉第观点

--磁场力-法拉第观点

-3.10磁路

--磁路

--磁路

-第3章 恒定磁场--第3章习题

-第3章 恒定磁场——讨论题1

-第3章 恒定磁场——讨论题2

第4章 时变电磁场

-4.1电磁感应定律

--电磁感应定律

--电磁感应定律

-4.2感应电场

--感应电场(涡旋电场)

--感应电场

-4.3全电流定律

--全电流定律:安培环路定律的修正

--全电流定律

-4.4麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组及分界面衔接条件

--麦克斯韦方程

-4.5.1坡印廷定律和坡印廷矢量

--坡印亭定理和坡印亭矢量

-4.5.2坡印廷定理的应用

--坡印廷矢量的工程应用:同轴电缆的能量传输分析

--坡印廷矢量的工程应用

-4.6.1 动态位的引入

--动态位的引入及其方程

--动态位的引入

-4.6.2 动态位的积分解

--达朗贝尔方程的积分解

--动态位的积分解

-4.7.1时谐电磁场及其复数表示

--时谐电磁场及其复数表示

--时谐电磁场及其复数表示

-4.7.2麦克斯韦方程的复数形式

--时变场方程的复数形式

--时变场方程的复数形式

-4.7.3复介电常数

--复介电常数和复磁导率

--复介电常数和复磁导率

-4.7.4坡印廷定理的复数形式

--坡印廷定理的复数形式

--坡印廷定理的复数形式

-4.7.5时谐场的坡印廷矢量

--时谐场中的坡印廷矢量

--时谐场中的坡印廷矢量

-4.7.6时变场计算实例

--时变场计算实例

--时变场计算实例

-第4章 时变电磁场--第4章习题

-第4章 时变电磁场——讨论题1

-第4章 时变电磁场——讨论题2

第5章 均匀平面电磁波

-5.1 均匀平面电磁波的概念

--均匀平面电磁波的概念

--均匀平面电磁波的概念

-5.2.1 无界理想介质中平面波的方程

--无界理想介质中均匀平面波的波动方程

-- 无界理想介质中均匀平面波的波动方程

-5.2.2 无界理想介质中的平面波传播特性

--无界理想介质中均匀平面波的参数和传播特性

--无界理想介质中均匀平面波的参数和传播特性

-5.3.1导电媒质中均匀平面波的方程

--导电媒质中均匀平面波的方程和求解

--导电媒质中均匀平面波的方程和求解

-5.3.2导电媒质中均匀平面波的传播特性

--导电媒质中均匀平面波的参数和传播特性

--导电媒质中均匀平面波的传播特性

-5.3.3 4G手机能否用于煤矿的井上下通信?

--4G手机

-- 4G手机能否用于煤矿的井下和井上通信

-5.3.4潜艇通信困难?

--海水中潜艇之间的通信困难?

--海水潜艇通信困难

-5.3.5良导体和良介质中均匀平面波的传播特性

--良导体和良介质中均匀平面波的传播特性

--良导体和良介质中均匀平面波的传播特性

-5.3.6趋肤效应

--趋肤效应

--趋肤效应

-5.3.7趋肤效应的工程应用2例

--趋肤效应的工程应用2例

--趋肤效应的工程应用2例

-5.4.1 电磁波的极化

--电磁波的极化

--电磁波的极化

-5.4.2 圆极化的旋向判断

--圆极化的旋向判断

--极化旋向判断

-5.4.3 极化的工程应用举例—立体电影

--极化的工程应用举例2——液晶显示

--极化的工程应用举例

-第5章 均匀平面电磁波--第5章习题

-第5章 均匀平面电磁波——讨论题1

-第5章 均匀平面电磁波——讨论题2

第6章 平面电磁波的反射和透射

-6.1.1平面电磁波对一般导电媒质的垂直入射

--平面电磁波对一般导电媒质分界面的垂直入射

--电磁波对一般导电媒质的垂直入射

-6.1.2均匀电磁波对理想导体平面的垂直入射

--均匀电磁波对理想导体平面的垂直入射

--电磁波对理想导体平面的垂直入射

-6.1.3均匀平面波对理想介质分界面的垂直入射

--均匀电磁波对理想导体平面的垂直入射

--电磁波对理想介质分界面的垂直入射

-6.1.4易拉罐增强WiFi信号?

--易拉罐增强WiFi信号?--理想导体平面对电磁波的全反射

--易拉罐增强WiFi信号?--理想导体平面对电磁波的全反射

-6.2.1平面波在理想介质分界面上的斜入射

--平面波在理想介质分界面上的斜入射

--平面波在理想介质分界面上的斜入射

-6.2.2雷达测距和雷达低空盲区

--雷达测距和雷达低空盲区

--雷达测距和雷达低空盲区

-6.2.3光纤的传输原理—电磁波在理想介质表面的全反射

--光纤的传输原理—电磁波在理想介质表面的全反射

--光纤的传输原理—电磁波在理想介质表面的全反射

-6.2.4电磁波在理想介质表面的全透射

--电磁波在理想介质表面的全透射

--电磁波在理想介质表面的全透射

-第6章 平面电磁波的反射和透射--第6章习题

-第6章 平面电磁波的反射和透射——讨论题1

-第6章 平面电磁波的反射和透射——讨论题2

-第6章 平面电磁波的反射和透射——讨论题3

趋肤效应的工程应用2例笔记与讨论

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