
【化】 electric dipole radiation
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【化】 dipole
【醫】 dipole
radialization; radiation
【化】 irradiation
【醫】 radiate; radiation; radio-
電偶極輻射(Electric Dipole Radiation)是電磁學中描述振蕩電偶極子産生電磁波的核心現象。其定義為:由一對等量異號電荷構成的系統(即電偶極子)在發生周期性振蕩時,通過加速運動将能量以電磁波形式向外輻射的過程。這一過程滿足麥克斯韋方程組對時變場的描述,其輻射場強與偶極矩的二階時間導數成正比,數學表達式為:
$$ boldsymbol{E} = frac{1}{4pivarepsilon_0} left[ frac{boldsymbol{ddot{p}} times hat{r}}{cr} right] $$
式中$boldsymbol{ddot{p}}$表示電偶極矩對時間的二階導數,$c$為光速,$r$為觀測點到源點的距離。
從物理機制分析,電偶極輻射的能量分布具有顯著的方向特性:最大輻射強度出現在垂直于偶極子振蕩軸線的平面内,而沿振蕩軸線方向輻射強度趨近于零。這種各向異性特征可通過坡印廷矢量的角分布公式驗證: $$ frac{dP}{dOmega} = frac{mu_0 p_0 omega}{32pi c} sintheta $$ 其中$omega$為振蕩角頻率,$theta$為極角。
工程應用領域,該理論是天線設計的物理基礎。例如半波偶極子天線的工作原理直接源于電偶極輻射模型,其輻射效率與振蕩頻率的三次方成正比。國際電氣電子工程師協會(IEEE)天線與傳播彙刊的多篇研究論文均以此理論作為基礎分析框架。
權威參考文獻:
電偶極輻射是電磁學中的重要概念,指由交變運動的電荷系統(如電偶極子)産生的電磁波輻射現象。以下是其核心要點:
電偶極輻射源于電荷分布隨時間變化産生的電磁場。當電偶極矩(由一對符號相反、距離相近的電荷組成)隨時間周期性變化時,會在空間中激發交變電磁場,形成輻射。例如:
從近場到遠場的過渡區域中,電場逐漸從縱向為主轉為橫向為主。縱向分量與橫向分量的比值隨距離增大而減小,這一過程涉及複雜的場分布變化。
總結來看,電偶極輻射是電磁波産生的典型機制之一,其特性在無線通信、光學和粒子物理等領域有廣泛應用。若需更完整的數學推導或工程參數,等來源。
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