簡短的回答是“否”，在任何情況下，無線電波都不會具有正交的磁場和電場。

在物理學中，無線電波實際上是所有EM輻射都稱為橫向波，根據定義，這意味著波的振盪垂直於能量傳遞的方向和旅行。

磁場的電氣和磁性部分具有固定的強度比，以便滿足兩個麥克斯韋方程式，這些方程式指定了彼此如何產生。這些$ \ mathbf {E} $和$ \ mathbf {B} $（在物理上，磁性部分由於某種原因使用B，為了使物理學家更容易糾正任何錯誤，我將保持該慣例）字段也是

確定，所以我們已經知道很多，但是 為什麼 ？

問 James Clerk Maxwell;他的電磁波方程是一個二階偏微分方程，描述了電磁波在介質或真空中的傳播。它是波動方程的三維形式。用電場E或磁場B表示的方程的齊次形式為：

$$ \ left（\ nabla ^ 2-{\ mu \ epsilon} { \ partial ^ 2 \ over \ partial t ^ 2} \ right）\ mathbf {E} = \ mathbf {0} \\\ left（\ nabla ^ 2-{\ mu \ epsilon} {\ partial ^ 2 \ over \部分t ^ 2} \ right）\ mathbf {B} = \ mathbf {0} $$

其中

$$ c = {1 \ over \ sqrt {\ mu \ epsilon}} $$

是具有滲透率（$ \ mu $），介電常數（$ \ epsilon $）和∇^{的介質中的光速 2 sup>是 Laplace運算符。在真空中， c =每秒299,792,458米，這是自由空間中的光速。}

所以這是一般理論，對於平面波情況可以解決（我們感興趣的那個）：

給出一個由單位法向矢量定義的平面：$ \ mathbf {n} = {\ mathbf {k} \ over k} $。

然後，波動方程的平面行波解為：

$$ \ mathbf {E}（\ mathbf {r}）= E_0 e ^ {-i \ mathbf {k} \ cdot \ mathbf {r}} $$

和

$$ \ mathbf {B}（\ mathbf {r}）= B_0 e ^ {-i \ mathbf {k} \ cdot \ mathbf {r}} $$

其中 r = （x，y，z）是位置矢量（以米為單位）。

這些解決方案表示沿法向矢量 n 傳播的平面波。如果我們將z方向定義為 n 的方向。然後將x方向作為 E 的方向。則根據法拉第定律，磁場位於y方向，並且與電場有關字段通過關係$ \ scriptstyle c ^ 2 {\ partial B \ over \ partial z} \，= \，{\ partial E \ over \ partial t} $。因為電場和磁場的發散為零，所以在傳播方向上沒有磁場。

參考文獻

• 電磁波的產生（物理學講義）
• 維基百科，您的第一站數學商店，讓您大吃一驚
• 大學物理，第2卷

對於輻射場，電場（ E ）和（ H ）總是垂直的。沒有人知道為什麼這比我們所知道的其他任何物理定律都重要，但是就任何人都能證明的事實而言，它總是正確的。正如WPrecht所說，麥克斯韋方程式要求電磁波採用這種方式。還有一個更簡單但不完整的數學解釋： Poynting向量。此向量只是 E 和 H 的叉積：

$$ \ mathbf {S} = \ mathbf {E} \ times \ mathbf {H} $$

此向量 S 表示能量傳輸的方向，因此可以得出結論，如果能量正在散發，則電場和磁場必須相互交換垂直於此，通過定義叉積操作。

您可以通過考慮偶極子周圍的電場來了解為什麼這是正確的。假設偶極子是垂直的。電場線是垂直的，因為沿著偶極子的長度電壓是不同的。同時，電流流過偶極子，流過導體的電流使磁場線圍繞該導體成同心圓。結果看起來像這樣：

（在這裡，他們使用 B 作為磁場，而不是 H 。有一個區別，但它會使我們陷入切線。在不損害對特定問題的理解的前提下，您可以將它們視為相同。）

與您一樣可以看到，這些場是垂直的，並且保持不變。

如果您對此進行更多考慮，則所有移動的電荷，而不僅僅是導線中的電荷，都會產生相關的磁場。其中包括輻射中涉及的位移電流。實際上， create 可能是錯誤的詞，因為時變磁場也與電場相關（請參見法拉第定律）。磁場可以產生電場，而電場可以產生磁場，正是這兩個因素可以在自由空間中無限期地自我傳播。當然，您可以擁有沒有磁場的電場（電容器）或沒有電場的磁場（電感器），但是它們不會輻射（在理想情況下）。因此，偶極子中場的垂直排列不是巧合：這就是使其成為有效天線的原因。

這兩個場不必是正交的，實際上在發布的圖中它們並不是到處都是正交的（例如，E和H在天線末端附近做什麼？）。正交的E和H場是自由空間中傳播的EM波的特性。在天線附近，在幾個波長距離內，存在“近場”或“菲涅耳”區域，其中存在非傳播波。這些波不一定具有正交場。可以在參考文獻中找到更多詳細信息，例如Balannis的Antenna Theory。

還請注意，這些場可能是正交的並且彼此異相。您可能會從圓極化天線看到這一點。