5

Основные параметры электромагнитных колебаний

ЭМВ – частоты которых лежат в пределах от 3 кГц до 3 ТГц называют радиоволнами.

ЭМВ характеризуется взаимноперпендикулярными векторами напряженности электрического поля Е, магнитного Н, а также вектором П (S) мощности, приходящейся на единицу поверхности фронта ее распространения.

Е=F/q = U/d В/м, Н=I/r А/м S=ЕН – вектор Умова -Пойтинга

При всяком изменении тока возникает изменяющееся магнитное поле, которое в свою очередь создает электрическое поле. (Вокруг неподвижного заряда существует только электрическое поле, при движении заряда появляется магнитное поле, при изменении магнитного поля появляется электрическое поле)

П

i пр

ри заряде конденсатора в пространстве между его обкладками возникает ток, называемый током смещения. Согласно теории Максвелла изменение электрического поля в пространстве следует рассматривать как особую форму тока смещения.

i см

Согласно теории Максвелла ЭМП распространяется в виде волн. Радиоволны возникают в виде тока смещения и тока проводимости.

Если емкость конденсатора С = S/l, то ток, протекающий между обкладками i=C dUc /dt

плотность тока смещения определяются cм= dE/dt

Поляризация ЭМВ определяется направлением вектора напряженности электрического поля Е

ЭМВ представляет собой непрерывно распространяющийся колебательный процесс (Е и Н изменяются во времени и в пространстве)

Скорость ЭМВ =300 000 км/с 3∙10⁸ м/с

Расстояние, преодолеваемое ЭМВ за один период, назыв. длиной волны сТ

f=2Т . Поскольку скорость распространения ЭМВ различна в различных среда, то длина волны меняется в зависимости от среды распрстранени.

Электромагнитное поле является одной из форм существования материи. В одной точке пространства одновременно могут существовать различные по частоте ЭМВ

Излучение радиоволн

Любой колеблющийся электрический заряд является источником переменного электромагнитного поля, излучающего в окружающее пространство.

Н Е Н Е Н

i cм

Система, состоящая из двух шаров, находящихся на расстоянии L друг от друга и к которой подводится электрическая энергия, называется электрическим диполем. После включения генератора шары будут заряжаться и разряжаться. При этом по проводу L протекает ток заряда и разряда емкости, образованной шарами. Можно считать, что ток проводимости, протекающий в проводе L замыкается через ток смещения, протекающий в пространстве между шарами. В этом случае амплитуда тока вдоль провода L остается постоянной. Такой электрический диполь называют диполем Герца.

Определенное состояние колебаний называется фазой. Скорость распространения фазы электромагнитной волны назыв. фазовой скоростью .

Ф азовая скорость ЭМВ в диэлектрике Vф=1/

Для вакуума _,^.^{}Ф/м, _^ Г/м тогда Vф=3^. 10⁸ м/с

Расстояние, которое проходит фаза ЭМВ за время одного периода колебаний Т, называется длиной волны VфТ=Vф/f/

Поверхность, на которой фаза волны одинакова, называется фронтом волны. На больших расстояниях r>>L фаза волны одинакова на поверхности сферы. Такая волна называется сферической.

Мощность, переносимая ЭМВ, характеризуется вектором Пойтинга. Направление вектора Пойтинга показывает направление перемещения энергии. Модуль этого вектора равен мощности, переносимой волной через единичную площадку, перпендикулярную вектору.

S=[EH]

При равномерном распределении энергии во все стороны излучатель называется ненаправленным. В этом случае мощность равномерно распределяется по сфере, площадь которой равна 4r² , откуда модуль вектора Пойтинга П=Р/4r²

Несмотря на то, что практически все антенны имеют определенную направленность, квадратичная зависимость вектора Пойтинга от расстояния сохраняется.