在电磁场理论中,电场和磁场的相位关系取决于场源的特性(有源或无源)以及场的传播性质。以下是关键结论:
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无源区域(自由空间传播的电磁波)
在无源区域(如自由空间中的平面电磁波),电场 \(\mathbf{E}\) 和磁场 \(\mathbf{H}\) 相位相同,且两者互相垂直,方向由坡印廷矢量 \(\mathbf{S} = \mathbf{E} \times \mathbf{H}\) 决定。此时电磁波的能量以行波形式传播。 -
有源区域(近场或驻波情况)
- 感应场(近场区):在靠近源(如天线)的区域,电场和磁场可能因储能特性(电场储能为主或磁场储能为主)而出现相位差。例如:
- 高阻抗源(如电偶极子近场)以电场为主,磁场滞后约90°。
- 低阻抗源(如磁偶极子近场)以磁场为主,电场滞后约90°。
- 驻波:当存在反射形成驻波时,电场和磁场的空间分布相位差为90°,但时间相位仍相同(或反相),表现为能量振荡而非传播。
- 感应场(近场区):在靠近源(如天线)的区域,电场和磁场可能因储能特性(电场储能为主或磁场储能为主)而出现相位差。例如:
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谐振腔或波导中的模式
在某些边界条件下(如谐振腔),电场和磁场的空间分布可能呈现90°相位差,但这是空间相位而非时间相位差。
总结:
- 无源行波:\(\mathbf{E}\) 和 \(\mathbf{H}\) 时间相位相同。
- 有源近场/驻波:可能出现90°相位差,具体取决于源特性和区域。
若有进一步场景(如特定天线或波导),可针对性分析相位关系。