射频作用原理?

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这个问题很有意思,我高中也喜欢钻研这些玩意儿,当年没有互联网,只能看《电磁场与电磁波》这样的书自学,现在记忆已经比较模糊了,就写一个大概的过程吧(注:我只讨论自由空间的情况)。 首先解释一下什么叫“射频”:一般认为频率高于100Mhz的电磁波叫RF(radio frequency),当然这个定义只是约数,也没有人较真。那么要理解电场和磁场的互相激活如何产生电流,就必须先了解电荷是如何产生的——因为电荷会产生磁场,而磁场又会反过来影响电荷的形成。 想象在一个绝缘体的两端加一个电压,则会在其内部产生电荷,此时电荷会产生磁场,而这个磁场又会影响外部的电荷形成,如此正反馈直到电荷在两端形成的电流能够补偿外部输入的电压,则平衡。 如果现在把一个导体插入这个系统,由于导体内电荷被屏蔽,不会产生磁场,但是导体外面部分依然会有磁场,于是会吸引外界的带电粒子,产生电流。

现在把问题抽象一下,考虑在真空中两个相距不远的点电荷q1、q2,它们之间的相互作用可以通过电磁场来计算。现在再引入第三个点电荷q3,它的位置可以在两者之间移动,同时考虑它可能带有的电量有正有负。 现在引入一个假设:q1>q2>|q3|,即三个点电荷所带的正负号相同,而且第一个大于第二个,第二个大于第三个。根据上面的分析,必然会在三个点电荷中央形成一个闭合电流,这个电流的方向必须使总体电荷为零。

现在的问题就变成了求解一个微分方程: \[\frac{\partial Q}{\partial t}=\nabla^2Q+\varepsilon (\nabla Q)^2\] 在边界上,Q应该等于常数。这个微分方程是一个偏微分方程,无法用初等函数解出。但是在某些特定条件下可以化为一组齐次方程求解。条件就是所研究的系统是线性系统并且忽略所有非线性的效应。显然现实世界中不存在纯粹的线性系统,所以这个条件实际上并不满足,所以这个问题是没有解析解的,最后只能用计算机数值解。

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