电场强度衰减得没那么快，而磁场强度衰减得特别快

电磁波

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

• 电场可由静止电荷产生（库仑场），或由电压变化激发（高 dv/dt）。
• 电荷之间的作用是通过“场”传播，电场可向外扩散——这是全空间扩散行为，就像水波四散一样。
  
  

📐 电偶极子模型（两电荷之间形成的微小天线）

• 电场在近场中，主要是从偶极子的“点-线”结构向外发散，能量密度随距离平方分散：

  电偶极子模型能量密度随距离平方衰减

  
  

🔄 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）

• 磁场不能独立存在，必须依附于电流。
• 在近场中，磁场耦合等价于一个小环形线圈（磁偶极子）。
• 电流越集中、回路越小，形成的磁场就越局部。
  
  

📐 磁偶极子模型（小电流环）

• 电流变化在空间产生磁通量，但不像电场那样“线性发射”，而是形成“闭合环状场线”。
• 这类闭合磁通在空间中衰减更快：

  闭合磁通在空间中衰减

  
  

🛠 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：

• 磁场干扰（如大电流开关环路）只影响非常近的区域，所以加屏蔽或缩小环路特别有效。
• 电场干扰（如高速IO）影响范围稍远，通常要通过屏蔽、接地面、阻抗匹配等措施综合治理。
  
  

✅ 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