Излучение радиоволн
Любой колеблющийся электрический заряд является источником переменного электромагнитного поля, излучающего в окружающее пространство. Излучение зарядом электромагнитной волны можно пояснить следующим образом. Рассмотрим два проводящих шара, находящихся на расстоянии L друг от друга (рис. 1.3) [1]. Такая система называется электрическим диполем. После выключения генератора шары будут заряжаться и разряжаться. При этом по проводу L протекают токи зарядки и разрядки емкости, образованной шарами. Емкость шаров много больше емкости отрезков ab и cd провода L, поэтому током смещения между отрезками провода можно пренебречь. Можно считать, что ток проводимости, протекающий в проводе L, замыкается только через ток смещения, протекающий в пространстве между шарами. В этом случае амплитуда тока I вдоль провода L остается постоянной. Такой электрический диполь называют диполем Герца.
На рис. 1.3 графически изображено распределение амплитуды тока вдоль провода диполя. На этом же рисунке показаны силовые линии электрического поля диполя для момента времени, когда шары заряжены.
Рис. 1.3. Схема возникновения электромагнитной волны, излучаемой диполем Герца.
Линии тока смещения расположены в пространстве так же, как и линии электрического поля. При работе генератора переменный ток смещения вызывает появление переменного-магнитного поля, силовые линии которого окружают линии тока смещения. В свою очередь переменное магнитное поле по закону электромагнитной индукции вызывает в окружающем пространстве появление переменного электрического поля и соответствующего тока смещения и т.д. Рассмотренный процесс распространяется в окружающей среде самоподдерживаясь. Если, например, выключить генератор, питающий диполь, то в окружающей среде продолжает распространяться возникшая электромагнитная волна - ток смещения вызывает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает переменное электрическое поле и ток смещения в соседних областях пространства. Если генератор, возбуждающий диполь, генерирует напряжение, изменяющееся по гармоническому закону U= Um sinωt, то и электромагнитное поле изменяется во времени по гармоническому закону с той же частотой ω.
Скорость распространения фазы электромагнитной волны называют фазовой скоростью. Фазовая скорость электромагнитной волны в диэлектрике равна
где µ - магнитная проницаемость среды; ε- диэлектрическая проницаемость среды.
В свободном пространстве ε= ε0= 8,85·10-12 Ф/м, µ = µ0 = 4π ·10-7 Гн/м и \/ф 3·10-8 м/с, т.е. равна скорости света.
Расстояние, которое проходит определенная фаза волны за время одного периода колебаний Т, называется длиной волны:
.
Поверхность, на которой фаза волны одинакова, называется фронтом волны. На больших расстояниях r от диполя при выполнении условия r > L фаза волны одинакова на поверхности сферы. Такая волна называется сферической.
Диполь Герца обычно в качестве антенны не применяют. Однако любую проволочную антенну можно представить состоящей из элементарных отрезков провода, в пределах каждого из которых амплитуда тока может считаться неизменной. Такой отрезок называют элементарным электрическим вибратором, аналогичным диполю Герца.
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 1826;