КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Понятие элементарного электрического излучателя
ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Возможность излучения электромагнитных волн и их распространение следует из уравнений Максвелла: , . Из этих уравнений видно следующее: 1. Ток может циркулировать в свободном пространстве в виде тока смещения (см. выражение (1.14)) даже при токе проводимости равном нулю. 2. Ток проводимости и ток смещения создают вокруг себя магнитное поле. 3. Магнитное поле порождает электрическое поле, которое в свою очередь, создает ток смещения, и далее цикл повторяется. Распространение тока смещения в пространстве связано с распространением электромагнитной энергии, а принципиальная возможность излучения этой энергии следует из теоремы Умова-Пойнтинга. Таким образом, любая электрическая схема способна создавать в пространстве токи смещения, т.е. излучать электромагнитную энергию. Рассмотрим примеры, представленные на рис. 4.1.
а) б) в) Рисунок 4.1 – Примеры излучателей
Основное требование к излучателю – минимум связанной с ним энергии, т.е. не излучаемой в пространство. Эта энергия называется реактивной. В этом смысле приведенный пример на рис. 4.1,а – неудачен, так как основная часть энергии является реактивной. В схеме рис. 4.1,б более удачно расположены пластины конденсатора, т.к. меньшая часть энергии является реактивной. И, наконец, наиболее удачной является схема на рис. 4.1,в. Элементарный электрический излучатель, или иначе диполь Герца – это короткий, по сравнению с длиной волны (l << l), отрезок проводника с током который по всей длине имеет постоянную амплитуду и фазу и меняется во времени по гармоническому закону. В этом случае в однородной и изотропной среде векторы и удовлетворяют векторным уравнениям Даламбера (см. равенства (1.19), (1.20)). Применяя символический метод, из этих уравнений получим неоднородные уравнения Гельмгольца:
(4.1) где – комплексное волновое число; . Если известно распределение источников , то для нахождения электромагнитного поля, т.е. для решения задачи излучения, можно предложить следующий путь: 1. По формуле , (4.2) где R – расстояние между точкой наблюдения и точкой интегрирования, определим комплексную амплитуду вектора . 2. По формуле определим . 3. По формулам , (4.3) определим векторы и . Применим вышеуказанный алгоритм для решения задачи излучения элементарного электрического излучателя. Анализ поля излучения элементарного электрического излучателя удобно и проще проводить в сферической системе координат (r, q, j). Расположим элементарный электрический излучатель с известной комплексной амплитудой тока в центре сферической системы координат (см. рис. 4.2). Воспользовавшись формулой (4.2), легко получить выражения для поля, создаваемого элементарным электрическим излучателем длиной l. Эти выражения имеют вид: , (4.4) , (4.5) где волновое число. Соотношения (4.4) и (4.5) определяют комплексные амплитуды векторов и , возбуждаемые элементарным электрическим излучателем в однородной изотропной среде без потерь на расстоянии r >> l от него. В соотношениях (4.4) и (4.5) r – расстояние, отсчитываемое в сферической системе координат от центра элементарного электрического излучателя до точки наблюдения; q – угол между осью диполя и направлением на точку наблюдения; и – единичные орты, направление которых показано на рис. 4.2. Из соотношений (4.4) и (4.5) следует, что вектор всегда перпендикулярен вектору . При этом вектор лежит в плоскости, проходящей через ось элементарного электрического излучателя (меридиональная плоскость), а вектор параллелен экваториальной плоскости.
Дата добавления: 2014-01-13; Просмотров: 762; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |