Общие сведения об эл/маг поле. Строение эл/маг поля. Источники эл/маг поля. Связанные и свободные заряды, страница 12

к=w/V

f1(t-R/V)/R; cos[w(t-R/V)+j0]=cos[wt-wR/V)+j0]=cos[wt-kR]

ß                     ß

0                     к 

Для объема запишем решение волновых ур-ий

`A(t,R)=ma/4pòv`d[`R¢;(t-R/V)]/R*dV - векторно-динамичекий потенциал для объема, в любой момент времени. Перейдем к гармоническим з-нам во времени.

`A(t,R)=ma/4pòv`dm [`R¢;cos(wt-kr)]/R*dV

Решение волновых ур-ий для комплексных амплитуд.

Перейдем к копл. амплитудам:

Ñ2`А°-eamad2`А°/dt2=ma`dcт  -

Ñ2`А°+w2eama`А°=ma`d°-

ß

(jw)2eama=-w2eama

Ñ2`А°+k2`А°=ma`dcт

Решение: `А°=ma/4pòv`d е-jkR/R*dV

Глава 4: Излучение ЭМВ и их распространение в линейной изотропной среде.

Элементарный эл. излучатель.

ЭМП обладает способностью терять связь с источниками и существовать независимо от них бесконечно долго. Процессом излучения называют создание ускоренными движущимися зарядами или переменными токами ЭМВ. В среде без  потерь ЭМП убывает от расстояния пропорционально 1/R сравнительно медленно, поэтому возможна радиосвязь на больших расстояниях. ЭМВ, созданные сторонними токами отбирают энергию от источников и несут ее в бесконечность. Устройство, предназначенное для излучения ЭМВ, называется излучателем (антенной).

Элементарные излучатели бывают:

1.  электрический

2.  магнитный

3.  элемент Гюйгенса (элемент фронта волны) - совокупность эл. и маг. излучателей.

Электрический элементарный излучатель:

Это отрезок провода стока (элемент линейного тока), размеры которого l<<l.

Назначение: с их помощью анализируют излучение ЭМП сложных антенн, путем суммирования ЭМП элементарных излучателей.

Изотропные излучатели: излучатель в виде точки.

i(t,z)=Imcos(wt-kR)=Imcoswt, при j=0

ß

0

I=-dQ/dt; òÆs`dd`S=-dQ/dt. Определим поток через поверхность

òÆs`dd`S=0 (сколько вх. токов, столько и вых.)

Q=const - не зависти от времени. Заряд не меняется во времени.

dQ<0 - заряд убывает, это исток, т.е. Q(t) зависит от времени.

l<<l, чтобы ток в пределах этой длины не изменялся по амплитуде и по фазе.

dV=dS*dl. Найдем `А°. Направление`А° совпадает с направлением `dст

r»R: е-jkR/R=const

`dст=const, l<<l,

òV= òsl.

z°=`z0maIcт°l/R*е-jkR

òÆs`dстd`S=I

Введем сферическую систему координат:

z=`Аz-`Аq

Аz°=`Аz½`z0½cosq

z=`Аzcosq-`Аzsinq

ß              ß

Аz°           А q°

Аz°=ma`Icт°l/4pR*cosqе-jkRü

Аq°=ma`I°l/4pR*Sinqе-jkR ý - 3 проекции вектора А

Аy°=0                                   þ

`Н=1/marotА°

Hy=0 - одна проекция 

Нz=0

Нq=0

Hy°=к2Il/4p*е-jkR[j/kR+1/(kR)2]Sinq

Применим 2, 1-ое ур-ия Максвелла:

R°=к3Icтl/2pwea-jkR[1/(kR)2-j/(kR)3]cosq

q°=к3Icтl/4pwea-jkR[j/kR+1/(kR)2-j/(kR)3]Sinq

Зоны вокруг излучателя.

1.  Ближняя зона: kR<<1, оставляем только 1/(kR)2,1/(kR)3

2.  Промежуточная зона: kR»1

3.  Дальняя зона  kR>>1

В ближней зоне существуют все 3 проекции вектора, они примерно равны по фазе.

Hy=j

ЕR°=j

Еq°=j

Пср»0 - среднее значение вектора Понтинга.

В бл. зоне происходит кол. процесс, но энергия не излучается. Первую четверть периода энергия от источника распространяется в бесконечность, во вторую четверть периода возвращается. Но энергия не выходит за пределы зоны. В бл. зоне сосредоточено реактивное поле, оно вредит при передаче И, появляется инертность, снижается полоса частот.

Промежуточная зона. в промежуточной зоне, переходной м/у ближней и дальней зонами и характеризуемой условием kR»1, должны учитываться все слагаемые, т.к. они имеют один порядок.

Дальняя зона: оставляем 1/kR; 1/(kR)2.

Hy°=jкIml/4pR*е-jkRSinq

q°=jк2Icтml/4pRwea-jkRSinq

k/wea=wÖeama/wea=Öma/ea=Zc - характеристическое волновое сопротивление [Ом]                                                                                                                                                       

Еq=ZcHy

Zc=Öma/ea

k=wÖeama=2p/l

Hy°=jIcтml/2lr*е-jkRSinq

Eq°=jIcтml/2lr*Zc е-jkRSinq

Анализ поля.