为什么在近场中: 电场强度衰减得 没那么快(~1/𝑟²) 而磁场强度衰减得 特别快(~1/𝑟³)
这个现象不是偶然,而是来自麦克斯韦方程组+空间传播特性+源模型(电偶极子/磁偶极子)的物理本质差异。
🧠 核心原理: 电场可以“依附”在静止或慢变电荷上,能“扩散”较远;
而磁场只能靠电流环(尤其是高频变化的环路)产生,其辐射效率和传播范围更受限,近场更“局部”。 ✅ 从基础出发:近场 vs 远场区域 | 距离范围(相对于波长 λ) | 特征 | 近场(reactive near field) | r < λ/2π | 非辐射场,能量局部储存、强耦合 | 远场(radiative field) | r≫λ | 电磁波已传播出去,电场磁场固定比例、传播方向固定 |
我们讨论的是近场区。 🔋 电场为什么衰减较慢(~1/𝑟²)
📌 电场来源:电荷📐 电偶极子模型(两电荷之间形成的微小天线)🔄 磁场为什么衰减更快(~1/𝑟³)
📌 磁场来源:电流环(特别是变化的电流)📐 磁偶极子模型(小电流环)🛠 类比理解类比 | 电场 | 磁场 | 水波 | 抛出石子,波纹四散,衰减慢一些 | 水下转动一个轮子,旋涡只局限在附近 | 电荷 vs 电流环 | 点能量源持续向外发射 | 小回路局部涡旋,影响区域小 |
⚠️ 数学上补充(来自多极展开)在经典电动力学中,场的远近行为可以通过多极展开理解: 场类型 | 衰减规律 | 来源模型 | 电准静场(电偶极子) | ∝1/r2 | 电压源、电荷运动 | 磁准静场(磁偶极子) | ∝1/r3 | 电流环、高 di/dt 回路 | 辐射场(电磁波) | ∝1/r | 电偶极天线在远场 |
✅ 工程实用意义如果你在 PCB 上做整改、排布布线、定位干扰源时: ✅ 总结:方面 | 电场(互容) | 磁场(互感) | 来源 | 电压/电荷变化 | 电流/回路变化 | 衰减 | ~1/r² | ~1/r³ | 影响范围 | 更广 | 更局部 | 模拟方式 | 电容等效 | 电感等效 |
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