Я продолжаю тему об устаревшей информации в учебниках по физике, электронике и радиотехнике. Предупреждаю сразу: мои статьи не о физике как таковой, а о предрассудках в современной науке.
Взаимонепонимание между радиолюбителями и физиками-теоретиками появилось еще на заре радиотехники, в начале XX века. Радиолюбители, например, не соглашались с тем, что волны могут распространяться в пустоте: для существования волн необходима какая-то среда.
В последнее время наблюдается все более заметное расхождение во мнениях между теоретиками и радиолюбителями по поводу свойств так называемой плоской электромагнитной волны.
В учебниках физики плоскую электромагнитную волну традиционно, с XIX века, изображают так, как показано на рисунке 1: на подобных рисунках напряженности электрического и магнитного полей то одновременно достигают максимального значения, то одновременно обращаются в ноль.
Рисунок 1. Так принято изображать плоскую электромагнитную волну в учебниках физики
В радиолюбительских учебниках, однако, можно видеть другую картинку (рисунок 2), на которой между напряженностью электрического и магнитного поля в радиоволне присутствует постоянный сдвиг по фазе на 90 градусов.
Рисунок 2. Так изображают радиоволну в учебниках для радиолюбителей
Рисунок 2 заимствован из книги: Frank W. Harris CRYSTAL SETS TO SIDEBAND, Chapter 4B.
Ссылка на данную книгу:
Физики-теоретики опираются на работы Джеймса Максвелла, а на что в своих убеждениях опираются радиолюбители? Если посмотреть публикации в Интернет, то у радиолюбителей основания не менее солидные, чем у физиков: теория антенн.
Например, Владимир Кононов ссылается на книгу Карла Ротхаммеля "Антенны".
Ссылка на статью Кононова:
Измерение разности фаз между Е и Н полями у ЕН антенны и укороченного диполя
Ссылка на учебник Ротхаммеля:
Карл Ротхаммель по поводу полуволнового излучателя пишет следующее (стр. 44):
Напряжение и ток сдвинуты по фазе на 90º, тогда как разность фаз напряжений на концах излучателя составляет 180º.
Проблема заключается в том, что радиолюбительские эксперименты специалисты считают неубедительными, но собственный демонстрационный эксперимент с плоской радиоволной до сих пор провести не удосужились.
Допустим, что полуволновый дипольный вибратор работает в режиме резонанса и на него с генератора поступает синусоидальный сигнал с длиной волны, равной двум длинам излучателя.
Имеется ли сдвиг по фазе между компонентами E и H вблизи излучателя?
Исчезает ли этот сдвиг по мере удаления от излучателя?
Комментарии
Ну что, идем делать расчеты, а после собирать экспериментальную установку?
В споре радиолюбителей со специалистами каждый раз получается нечто похожее на «Соревнования Эллочки-людоедки с дочерью заокеанского миллиардера (Вандербильдихой)»: радиолюбителям катастрофически не хватает ресурсов.
В случае с диполем радиолюбительская экспериментальная установка не только будет громоздкой (например, на частоте 100 МГц длина волны 3 метра, а половина длины волны, которой соответствует «размах плеч» дипольного вибратора – 1,5 метра), но и размещать излучатель и датчики понадобится на штангах, высоко над поверхностью Земли, чтобы на результат не влияла отраженная волна.
Кроме того, либо понадобится использовать много датчиков и как-то переключаться между ними, лидо сделать подвижной какую-то часть конструкции, чтобы можно было изменять расстояние между излучателем и датчиками.
Зачем высоко поднимать, можно пользовать вертикальную поляризацию а не горизонтальную, высота достпточно метров 5 от земли.
да и крыша многоэтажки в помощь:)
Как хорошо что мы квантовую физику не рассматриваем
Ну да..... Собрать тонельный микроскоп на кухне, из запчастей от стиралок и микроволновок это надо уметь.....
Ну если только по Орочьи, собрать "ыз грыба-сквыгаф" и верить что оно работает...
Массовость компенсирует финансирование. Да и не так дороги эти эксперименты. Ну и не стоит забывать, что есть очень богатые радиолюбители. А уж данная тема не раз опробована и рассмотрена со всех сторон. Каких только вариантов (практических, что немаловажно !!!) не существует. Т.ч. если кому и доверять, то радиолюбителям.
Замечу, что на данном конкретном примере имеем неутешительный вывод - кулуарность и снобизм в науке отнюдь не идет ей на пользу. Впрочем, это касается всего.
ГЫ: была как-то давненько дискуссия на одном форуме. Каким-то образом там оказался залетный кадр из АН в чине ДН. Занимался бедолага как раз чем-то связанным с распространением ЭМ. Тему не помню. Попытался спорить, что-то доказывать. Разделали всухую основываясь именно на практическом опыте, причем половина народа оказалась подкована в теории не хуже, а как бы не лучше. В общем, тогда и убедился, что стандарты и шаблоны в науке это как забор ограничивающий развитие. А авторитет маститых как цепь на собаке для тех кто вынужден прислушиваться к их мнению.
Да тут кагбэ... глубоко и копать-то не надо. В курсе физики нам одной рукой рассказывают о волновой природе, показывая опыты с распространением волн в твёрдой, жидкой и газообразной среде, разъясняя, что такое дифракция, рефракция, интерференция, когерентность, стоячая волна, резонанс... потом говорят, что электромагнитные излучения в общем и свет в частности имеют волновую природу... А другой рукой нам рассказывают о распространении излучений в физическом вакууме, являющимся отсутствием среды. Прошу пердона, тут возникает дилемма - или крестик, или трусы.
Я уже не буду тут затрагивать проблему Ньютония в периодической системе Д.И. Менделеева или о том, что известный постулат Теории относительности является лишь постулатом, а не научно доказанным фактом. Или о том, что... Эх... да всё-равно бесполезно.
kvg1967, раз уж Вы взялись всерьёз бодаться, попросите здешних теоретиков опровергнуть хотя-бы разбор теории относительности в части физического вакуума Ацюковским. Только не на уровне "сам дурак", а конкретно, аргументированно, по пунктам, как это принято в настоящей науке :)
Так свет это не только ЭМ волны но и ещё частицы
Волны в чём?В какой среде? Волна предполагает наличие среды, в которой она распространяется.
Ну так я спрашиваю, в какой среде распространяются электромагнитные волны в вакууме, если вакуум, это отсутствие среды?
ЭМ волна это "колебание" напряженности электрического и магнитного поля. Ей среда не нужна
Это кто сказал, что волне не нужна среда? Какова физическая сущность полей? Напряженность их в чём? Энергия передаётся? Значит должна быть среда, в которой передаётся энергия
Она сама "среда," это ЭлектроМагнитное Поле, и оно распрастраняется в пространстве...
(Электромагнитное поле - особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Любое вещество по сути немножко поле, из чего состоит атом? Электронная оболочка и ядро из нуклонов, а нуклоны? Тоже "пузырь" из кварков, которые по сути энергия.... Вот такая квантовая "жудь", да простят меня физики)
В Вольт/метрах и Ампер/метрах
Вот поле своей напряженностью энергию и передает. Электрическое пораждает магнитное, а магнитное электрическое и так далее.
Уравнения Максвелла вам в помощь...
Знаете анекдот-быль про двух высокоучёных мужей со степенями за стопочкой чая?
- Вы понимаете, что такое электрический ток?
- Сейчас я Вам объясню...
- Объяснить Вам я и сам могу, я спросил Вас, Вы понимаете, что такое электрический ток?
Так вот простой вопрос. Физический вакуум, это отсутствие материи? Да, или нет?
Возможно и да и нет. В вакууме точно нет фермионов (из чего состоит привычное нам вещество, точнее они есть но их очень мало, поэтому и "пусто". Будет много, вакуума уже не будет ибо ваккум отсутствие вещества) но вполне могут быть бозоны (частицы переносчики, фотоны например) А свет это что, и в вакууме он может распространятся?
То-есть чуть-чуть беременный?
Видите, Вы даже на элементарный вопрос школьной физики не можете прямо ответить. Всё время задницей виляете, как маркитантская лодка.
Вот в этом и проблема современной науки. О каких высоких материях можно говорить, если она перестала понимать сами основы, на которых базируется всё остальное? На каждом шагу она создала противоречия самой себе. Вот и получается здесь играем, здесь не играем, здесь рыбу заворачиваем. Наука превратилась в шарлатанство и манипуляции формулами.
Раз Вы не можете даже на первый вопрос ответить, остальные и задавать нет смысла
Я вам и ответил что ЭМ волне среда не требуется т.к. это колебания напряженности ЭМ поля и они распространяются в пространстве
Я не физик, вам всё не объясню, если интересно то обращайтесь к ним, они расскажут. Если вам кажется что есть противоречия то скорее всего вы что то упускаете (ученые тоже не во всем уверены, но про электромагнитные волны еще Максвелл все объяснил)
Я делаю тактические маневры...
Нет, ну раз Вы мне сказали, что электромагнитной волне среда не требуется, то это конечно же всё меняет.
Тут маленький парадокс возникает. Либо электромагнитные волны имеют не волновую природу, либо определение волны не соответствует действительности, либо вакуум, это не отсутствие среды.
Ну раз Вы не физик и не можете объяснить элементарных базовых вещей на пальцах, то о чем может вообще идти речь? Понимаете, Вы меня вот так сходу послали в высокие сферы, хотя как выясняется, плаваете в базовых понятиях.
Нет, упустить тут ничего невозможно. Три сосны. Как теорема Пифагора. Выше я обозначил противоречия уже на уровне определений. Это элементарная линейная логика. Пока противоречия не будут устранены, движение на высшие порядки не имеет смысла. Не находите?
Что объяснил Максвелл? Вышеуказанные противоречия?
Например мне кажется, что Д.И. Менделеев гораздо лучше всё объяснил. Вернее, Периодическая система полностью исключает все противоречия.
Почему вдруг Максвелл принимается физикой во внимание, а Менделеев нет? Между прочим, систему Менделеева никто не опроверг. Просто молча исправили таблицу. А зачем?
Милейший, Вы опять ссылаетесь на Харриса, а ведь Вам под Вашей прошлой публикацией популярно и внятно объяснили, в чем конкретно Харрис не прав, почему не прав, как не прав, и как- правильно. ладушки.
это не "так принято"- это такая форма волны следует из решения уравнений Максвелла для случая плоской вертикально-поляризованной электромагнитной волны, она не "принята"- она однозначно получается из решения уравнений, поэтому ее и рисуют. Второе решение- это горизонтально поляризованная волна, а так как уравнения Максвелла линейные, то любая сумма решений тоже будет решением, а сумма вертикально-поляризованной и горизонтально-поляризованной волны может дать волну, поляризованную под каким-то углом к вертикали или волну с эллиптической (в частном случае- круговой) поляризацией. и в любой из этих сумм Е и Н синфазны, всегда и везде. потому что dE/dt~rot(B). не B, а ее ротору, и этого достаточно для того, чтобы понять, почему они обязаны быть синфазны и не могут не быть синфазными- там, где В максимальна, ее ротор- нулевой, и там dE/dt- нулевая, а dE/dt нулевая только в точке максимума E. Всё!
Теперь Вы притащили повторно тот же самый материал, и добавили к нему эксперимент, который подтверждает, внезапно, если Вы не заметили, именно те расчеты, которые я Вам приводил и подтверждает, что Е и Н в ЭМ-волне синфазны. Вы сами-то смотрели на фотки осциллографа по Вашей ссылке? Вывод статьи читали? там что написано? там написано, что (цитирую) "Разность фаз между сигналами от Е и Н датчиков, примерно 180 градусов.". Для непосвященных, разность фаз 180 градусов означает, что один из сигналов отрицательный, а другой- положительный. И это полностью и бесповоротно доказывает правоту Максвелла- максимумы Е и H в электромагнитной волне совпадают в пространстве и времени.
Уважаемые читатели, гражданин уже в течение года (!) не может осилить простейшие математические выкладки, но ругается на "предрассудки" в физике- будьте осторожны, читая такие материалы!
В эксперименте Кононова используется не полуволновый вибратор, а антенны других типов.
Измерения он проводил только в ближней зоне антенн.
ну и? какая разница в данном эксперименте между ближней и дальней зоной антенн? в ближней зоне волна не плоская, в дальней- плоская. это никакого отношения к синфазности не имеет. второе- это вообще все стеб и провокация- Вы его диполь и его ЕН рассмотрите внимательно и найдите между ними отличия. они не могли показать ничего другого, кроме синфазного сигнала- они у него ОДИНАКОВЫЕ!
И как водится, инфа для читателей: когда (и если) будете читать статьи Кононова Владимира, то обратите внимание на его вопрос про "вранье в учебниках"
так вот будьте предельно внимательны- есть разность фаз между током и напряжением в диполе! при этом есть напряжение между концами диполя, есть напряжение в разрыве диполя между его плечами, есть ток в концах диполя, а есть ток в точке ввода в диполь- и это все разные величины! а есть разница между компонентами электрического и магнитного полей вокруг диполя. и это абсолютно разные вещи, это раз, и они не интуитивные- это два. чтоб в них разобраться- надо или хорошенько разбираться в дифференциальных уравнениях (а это дифференциальные уравнения в частных производных в трехмерной области- это реально сложная штука), или уметь пользоваться пакетами типа Comsol, для того, чтоб эти уравнения порешать численно и построить визуально понятные картинку- что там где и как друг с другом связано. Так вот- разность фаз между током и напряжением где-то в антенне и Е и В где-то рядом с антенной- это абсолютно разные "разности фаз", и обе они строго соответствуют теории Максвелла. Между I&U в диполе- 90градусов, между E&H вокруг диполя- 0. отакаяфигня, малята.
Напряженность магнитного поля пропорциональна силе тока. Если прав Ротхаммель, то вблизи от середины полуволнового диполя сдвиг фаз между E и H должен быть 90 градусов.
Если бы скорость света была бы бесконечной, то так и было бы.
Ваша проблема в том, что Вы переносите реалии очень медленных процессов (где скорость света не важна вообще) на процессы, где конечная скорость распространения поля всё как раз и определяет. Посмотрите главу "излучение диполя" в любом учебнике.
(В принципе, магнитное поле - само по себе не нужно, его можно рассматривать как эффект запаздывания электрического. Без каких-либо последствий для всех существующих уравнений или работы приборов. На практике в статике это уж очень громоздко и неудобно, проще придумать "магнитное поле", но с точки зрения теории какой-то разницы нет)
Разрезной резонансный вибратор на частоте настройки имеет строго активное входное сопротивление.
Соответственно, нет сдвига фазы между напряжением и током в узле питания, Е и Н синфазны.
Впечатление такое что вы путаете напряжённость магнитного поля и индукцию.
Напряженность H и индукция B связаны числовым коэффициентом.
и сдвигом фазы на 90гр.
Модули пары векторов могут быть пропорциональны, - вот это ваш числовой коэффициент имеет именно такой смысл. Но для сопоставления пары векторных значений требуется указать ещё и угол между ними.
Индукция это скорость изменения напряжённости, мера и характеристика возможного взаимодействия ЭМ поля со средой распространения. Силовая характеристика.
Математически индукция В это производная Н, D производная Е.
Говорить что для синусоиды Н её производная будет чем то иным кроме как косинусоидой, или той же синусоидой со сдвигом фазы строго и всегда на 90гр, это не правильно.
Скриншот из Википедии:
ой как Вы щас некрасиво опозорились в школьной физике... ой как некрасиво... нельзя так с определениями ерунду пороть.
он там много чего путает, но и Вы щас тоже глупость сморозили. Между какими токами и напряжениями нет сдвига? и какое отношение эти токи и напряжения имеют к напряженностям электрического и магнитного полей? А это важно- в диполе- ток и напряжение, а в волне- напряженность! это разные величины! напряжение- в вольтах, а напряженность- в В/м! это физически разные величины, а многие (и Вы сейчас) эту разницу игнорируют, слова-то похожие!
и ток в диполе тоже штука сложная- есть ток входной, есть ток в плечах диполя, есть токи на концах диполя- и это все разные токи в разных местах, и со своими фазами. и это все очень сильно сбивает и путает неофитов- какая фаза чего какой фазе соответствует- без поллитры не разберешь, а после поллитры- тем более.
Где, где . В узле питания. Реактивная составляющая входного сопротивления? У вас не симметричная конструкция антенны либо влияющие посторонние элементы в ближней зоне, либо кривое согласование с антенной.
вот именно, что в узле питания! А какое отношение точка входа в диполь имеет к конфигурации полей в пространстве вокруг диполя? да никакого- там аккуратно разбираться надо с карандашом и линейкой- где какие токи, где какие напряжения и градиенты, где какое поле и что там с фазами напряжений, напряженностей, токов, и очень внимательно смотреть- где фазы величин, а где- фазы и их производных по пространству и/или по времени!
напряженность магнитного поля ВОКРУГ проводника пропорциональна силе тока в нем. да. Ротхаммель прав. А теперь следите за руками, я щас Вам страшное буду рассказывать. Итак, внимание- страшное: Где в уравнениях Максвелла напряжение? Там есть НАПРЯЖЕННОСТЬ! а теперь смотрим картинку Ротхаммеля:
что на ней? Правильно, НАПРЯЖЕНИЕ! а что есть напряжение? а это интеграл по траектории от напряженности! то есть, напряженность поля- это градиент напряжения! а в центре диполя, где максимальный ток, что у нас там с градиентом напряжения? а он там максимальный! то есть, в центре диполя у нас максимальная напряженность электрического поля! и там же рядом максимальный ток, который дает нам максимальную напряженность магнитного поля. и получается, что из картинки Ротхаммеля однозначно и бесповоротно следует, что максимумы напряженности магнитного и электрического полей в ближней зоне дипольной антенны совпадают во времени и пространстве. Едритьмадрить, че делается-то.... Куда вы, безграмотные, лезете Максвелла опровергать, если даже в базовых терминах разобраться не можете и напряжение от напряженности не отличаете... И что характерно, фокусы, как клоун, показываю Вам я, а на самом деле клоун- Вы. пердимонокль, однако.
Злой Вы, нет у Вас велосипеда
и чувства юмора.
Посмотрите внимательно на правую часть рисунка (картинку 3.2в).
Именно! Милейший! Именно! внимательно на правую часть рисунка. Потом- внимательно на определение терминов "напряжение" и "напряженность", потом- внимательно на уравнения Максвелла- и на то, где в них ротор, где- производная по времени, а где- сами напряженности полей, а потом- снова на картинку, определения, уравнения- и так до полного просветления оптики.
Напряжение – интеграл по траектории напряженности?
Откуда вы это взяли это определение?
Напряженность это вектор
напряжение скаляр
никаких ассоциаций?
так ведь десятый класс, Физика. https://interneturok.ru/lesson/physics/10-klass/osnovy-elektrodinamiki-2/raznost-potentsialov
просвещайтесь и не благодарите :-)
Поддерживаю. Сон разума порождает...
Спор ведут не физики с радиолюбителями, а один радиолюбитель, с голосами в своей голове.
Имя этого радиолюбителя kvg1967
Именно так.
Всё жду, когда ж начнут формулу пройденного расстояния из скорости и времени оспаривать. Хотя, остановку плоской Земли мы ведь уже проехали, да?..
Хорошо, что радиолюбители еще волноводы не особенно применяют. Осознание факта, что длина волны в волноводе больше, чем в свободном пространстве, может породить мегатонны шизы.
Кобелей-то применяют, а там "коэффицыент укорочения в диэлектрике"..
Из которого делают вывод, что скорость света в диэлектрике меньше скорости света в вакууме. Так?
А теперь волноводы...
Скорость света во всем кроме вакуума, всегда меньше
Отчего же тогда длина волны в волноводе больше, чем в вакууме?
"Длина волны в волноводе", вещь в себе, т.к. зависит от моды, например. Или от "сечение/частота". У запредельного волновода, на критической частоте, длина волны вообще в бесконечность. Эх, давно это было... Да!
Применяемому кобелю пофиг такие тонкости
когда применят - кобель работает как научили
на руку, в плечо, пах, горло
ему жрать супостата надо и некогда думать про диэлектрики
Ой, да ладно... Вот к СИ перешли с идиотскими пересчётными коэффициентами, из-за которых магнитная проницаемость вакуума теперь не единица... И астрологи объявили десятилетие эфирщиков, старающихся "понять", как же у вакуума конкретная проницаемость 1.25Е-6... :) На самом деле, если чисто практикой заниматься и в формулы не въезжать, то должно... гм... сильно озадачивать. :)
"Дети, запомните! Ибо понять это - невозможно!"(с)анекдот.
Страницы