Ловушка не всегда создается умышленно. Иногда ловушки появляются просто по недосмотру или разгильдяйству. Классический пример столетней давности: один «специалист» не выставил ограждение, другой забыл закрыть канализационный люк, третий не заменил перегоревшую лампочку в уличном фонаре. В результате случайный ночной прохожий провалился в люк и свернул себе шею. Кто виноват?
В разделе электродинамики за последние двести лет физики-теоретики подобным образом сумели соорудить целый лабиринт с ловушками-заморочками: один поленился, другой недодумал, третий чего-то не учел …
Некоторые ловушки напрямую связаны с системой уравнений Максвелла, описывающих электромагнитное поле. О происхождении этой системы уравнений в учебниках рассказывают удивительные сказки. Обычно построение какой-либо теории начинается с наблюдений, затем выдвигаются различные гипотезы и начинается их экспериментальная проверка, создается математический аппарат, то есть теория формируется постепенно. Джеймс Максвелл разработал систему уравнений просто из головы: экспериментально обнаружить радиоволны Генрих Герц смог значительно позднее.
И что, вот так, с первой попытки, у Максвелла вдруг получилось все правильно?
Не верю: неправдоподобно!
Если внимательно присмотреться, то нарисованная Максвеллом картина распространения плоской волны совсем не похожа на то, что наблюдалось в экспериментах Герца с вибраторами.
Максвелл считал, что напряженность электрического и напряженность магнитного поля то одновременно принимают максимальное значение, то одновременно обращаются в ноль. В эксперименте с вибратором картина получалась другая: когда разность потенциалов на концах вибратора максимальна, тока нет и магнитного поля нет, а когда сила тока максимальна, то разность потенциалов на концах вибратора равна нулю.
С рамочными антеннами вопросов возникает еще больше: их работа в передающем режиме плохо согласуется с предположениями Максвелла, поэтому теоретики питают к рамочным антеннам весьма заметную со стороны антипатию.
Принято считать, что радиоволны представляют собой поперечные электромагнитные волны. Всегда ли это предположение можно считать правильным?
Рассмотрим пример: передатчик и приемник оснащены рамочными антеннами, а антенны установлены параллельно друг другу вдоль общей оси, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Продольная магнитная волна
С точки зрения приемника магнитная компонента радиоволны в данном примере является продольной. Уважаемые читатели, доводилось ли вам встречать в учебниках изображение подобной волны на картинках?
Диаграмма направленности у приемных рамочных антенн имеет вид восьмерки. А какой вид имеет реальная (определенная экспериментальным путем) диаграмма направленности у передающей рамочной антенны?
Как зависит диаграмма излучения рамочной антенны от отношения длины волны к диаметру рамки? Видел кто-нибудь соответствующие иллюстрации хотя-бы в одном учебнике, российском или иностранном?
Кстати сказать, а какого типа приемная антенна применяется в приборе, с помощью которого меряется мощность излучения передающей антенны? Диполь в принципе не способен принимать продольную магнитную волну, а рамка – продольную электрическую.
Комментарии
.
Почитай для начала Ротхаммеля, часть вопросов отпадёт.
Точно такой же, как и у приемной
Что за глупый вопрос? Антенна рассчитывается под длину волны, на которой будет работать. Соответственно диаграммы у правильно рассчитанных антенн на разных частотах будут практически одинаковы.
Вам бы, батенька, учебник чтоль какой нибудь пролистать. Хоть бы поверхностно
Меня интересуют результаты реальных экспериментов, а не расчеты по «глючной» системе уравнений XIX века.
Кто не верит, что система уравнений Максвелла некорректна – может посмотреть комментарии читателей к моей предыдущей статье.
Я предупреждаю практически в каждой своей заметке, что в электродинамике множество ловушек-заморочек появилось еще в позапрошлом веке.
И тут же читатели в одну из таких ловушек попали и начали бегать кругами.
Собери простенький передатчик, такой же простенький детектор поля и бегай вокруг антенны кругами. Делов то.
Потом запили статью и сразу в нобелевский комитет.
А то несчастные разработчики и производители военных / космических аппаратов до сих пор устаревшими уравнениями пользуются.
Кстати, как то снимал для таких же как ты долбоящеров, как выглядит простейший детектор поля и как с ним работать
Люблю читать «добрые советы».
Вблизи передающей антенны таким способом вы измеряете ЭДС индукции.
Меня же интересуют радиоволны.
А разве у волны и статичной "индукции" базовые физики процессов различны? (разве волна это не волновой фронт поля?)
Вакуум "плохой проводник для индукции".
Заполните магнетиком и поймите разницу
-- Я при расчете передающих и приемных антенн использовал бесплатную программу
-- Диаграммы направленности строит очень хорошо. В трехмерном 3D объеме. Собирал и яги и антенны круговой поляризации. И даже потом проверял в лесу(деревья как решетка вносят затухания, преломления и переотражения) через километр.
С рамочными приемными антеннами поисковики бегают в "Охоте_на_лис". Пеленг направления ;)
В случае, изображенном в моей статье на рисунке 1, приемник будет в реальности, а не в теории, принимать сигнал передатчика?
-- Рисунок 1 не очень понятен. Какие материалы и габариты, на какую длину волны, где голая проволока и где сварены(спаяны) вибраторы, а где коаксиальный кабель как соединен ? Чертеж бы....
Пока я понял, что маленький кружочек вверху этой рамки -- это четвертьволновой согласующий трансформатор.
В своей статье я имел в виду самые примитивные проволочные рамки.
Теоретики этого вообще не знают.
Радиолюбители знают в рамках "узкодиапазонного" мышления.
Резонансная рамка имеет неприемлемое для практического применения входное сопротивление. Плохо согласована с пространством. Фиг это слово поймут те, кто сейчас не делает ФАР.
Не даёт течь току, не хочет излучать. Как хотите, так и понимайте.
Поэтому к излучающей рамке с неприемлемо большим сопротивлением пристраивают индуктивно связанную малую неизлучающую рамку - трансформатор сопротивления пары рамок.
+
Классика, малая в электродинамическом смысле рамка (многовитковая экранированная рамка с разрезом экрана). Плюс малый штырь.
При охоте на лис ловят не максимум, а ноль!
Диаграмма направленности приёмника охоты на лис - кардиоида с ярко выраженным нулём!
Охотники бегут на "ноль".
И у них всё нормально с электродинамикой. Потому, что диаграмма промерная ногами.
А дверь - это прилагательное. Ибо к косяку прилагается.
Оказывается, что для "преобразования" поперечной волны в продольную просто надо правильно геометрически расположить "источник" и "приёмник".
P.S.: Вы эталонный зачётный тролль. Я, прямо-таки, рукопожимаю. Можно ли где-нибудь скачать полный набор ваших "срываний покровов"?
Нас учитель физики так троллил, проверяя понимание материала и определений.
Я использую против предрассудков классический метод прозвонки: каждый раз вытаскиваю на всеобщее обсуждение очередное сомнительное место, в котором теория «дребезжит».
Ну ладно, хрен с ними: поперечными и продольными... Давайте сюда:
Таки да: есть некая разница между распространяющейся и стоячей волной, не так ли?
P.S.: Скажите, а 1967 - это год рождения? Ну тогда вы олдскульный тролль. С физмата или физтеха, вероятно...
P.P.S.: Ну уж давайте сразу сюда ссылки скопирую тем, кто захочет во все эти векторы, роторы и частные производные:
https://theslide.ru/uncategorized/elektromagnitnye-volny-uravneniya-maksvella-i-volnovoe-uravnenie
Вуаля! Осилившим станет чуть более понятно.
Ну и ещё... Например, вот это:
https://ulsu.ru/media/documents/Sementsov_Afanasjev_Sannikov_Osnovy_teorii_rasprostraneniya_elektromagnitnykh_voln_2012.pdf
-- Там записано:
E = E0 * cos (wt -kx + ф0)
H = H0 * cos (wt -kx + ф0)
Индукция должна запаздывать по времени, а иначе самоиндукции не будет.
E = E0 * cos (wt -kx + ф0)
H = H0 * sin (wt -kx + ф0)
Вы про стоячую волну или про плоскую распространяющуюся волну?
Стоячая волна энергии не переносит. Потому там смещение фаз на pi/2. Вектор Пойтинга, в среднем, равен нулю.
Плоская распространяющаяся волна энергию переносит. Там E и H синфазны.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80_%D0%9F%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0
Главное отличие рамочной антенны от дипольной это круговая поляризация ЭМВ. Круговая означает что такая антенна будет принимать сигнал передатчика незавимо от поляризации передающей антенны.
Вверх и вниз от направления на приёмную антенну, как у вас на рисунке, дипольная излучает точно так же.
Петлевой вибратор тоже?
Нет разницы, диполь излучает/принимает в радиальном направлении к оси.
Отсюда в частности и ограничения к высоте подвеса, и тонкости в конструкции рефлектора-директора у многоэлементных конструкций. Типовые пара вибраторов у рефлектора или вовсе угловая решётчатая конструкция это и есть попытка 'сплющить' ДН в требуемом направлении.
Неее.
Расскажите про круговую поляризацию рамки.
Узел питания в горизонтальной части рамки, поляризация горизонтальная. В вертикальной вертикальная, в центре рамки два узла с фазой пи/2 - круговая.
Есть другие решения, но смысл тот же.
Оп!
Так две точки питания, сдвинутые на пи/2 по фазе, или одна?
Приведите, пожалуйста, цитату из труда Джеймса Максвелла, в которой это написано.
Максвелл Д.К., «Избранные сочинения по теории электромагнитного поля», 1952 г., рисунок 19 на стр. 152:
Где на рисунке напряжённость магнитного поля? Магнитная сила это о другом. Это индукция, это не напряжённость о которой вас спросили.
И тем не менее... Внедорожников согласен с эти рисунком. И тоже говорит об отсутствии фазового сдвига между векторами электрической и магнитной напряжённости в случае прямолинейного движения зарядов туда-сюда.)
Индукция В. Напряжённость Н.
В силовая характеристика, мера взаимодействия с зарядом. Единица измерения Эрстэд.
Н мера энергии магнитного поля. Единица измерения А/м
Энергия расходуется тем быстрее чем больше сила взаимодействия поля с зарядом. Чем больше значение В, тем больше скорость изменения Н.
dH/dТ ~ В, B и Н сдвинуты на 90гр.
Ладно. Принимается...
На экране осциллографа две синусоиды, смещённые относительно друг друга на четверть периода. Одна из них это E. Надо нарисовать букву над другой. Есть два варианта: B и H. Какую букву вы выберете?)
Н )
- Хотел вам поставить пятёрку, студент. Но вот ваш ответ на дополнительный вопрос навёл меня на размышления... )
Мне кажется надо договориться о постановки даже не задачи, а вопроса.
Заряды, движутся туда-сюда в бесконечно тонком, не имеющем сопротивления линейном проводнике бесконечной длины, помещённом в бесконечный идеальный вакуум. Процесс установился бесконечно давно и никогда не закончится.
Потери энергии источника будут?
Иначе. Будет ли излучение чего-нибудь?
При этом понятно, что поле вокруг проводника будет, если туда сунуть "щуп поля" тестера.
Значит, авторы современных учебников понимают Максвелла неправильно?
Здесь напряженности электрического и магнитного поля в электромагнитной волне нарисованы корректно. В первом приведенном вами рисунке, в самом деле, напряженности магнитного поля нет.
Это вы не понимаете о чем пишете. Картинки похожие, значит одно и то же, не важно, чего там по осям подписано, правильно?
Ладно, допустим, что на картинке для плоской волны все правильно.
Есть ли где-нибудь в учебниках аналогичная картинка для волны, идущей от рамочной антенны передатчика к рамочной антенне приемника так, как показано в моей статье на рисунке 1?
Что значит "допустим"? Вы признаете, что не разобрались в рисунке из труда Максвелла и приведенный вами ответ на мой исходный вопрос "Приведите место из трудов Максвелла где так говорилось" неверен? Есть у вас другая цитата в доказательство?
Нет, я не разобрался, я запутался.
А другая цитата в подтверждение вот этих ваших слов
у вас есть? Или вы запутались в своей заметке? Так может нужно сперва разобраться как следует в обсуждаемом вопросе, а потом делать выводы?
Разве величина индукции и величина напряженности магнитного поля не пропорциональны друг другу?
Пропорциональны? Через какие коэффициенты?
Они связаны через магнитную постоянную.
Оооооо!
Появилась среда.
Как здесь основную роль играет придуманный и измеренный коэффициент - волновое сопротивление пространства?
Хотите излучать, испытайте сопротивление.
А там чёткое разделение по электричеству и магнетизму:
Это если вы работаете в системе СИ и пытаетесь измерить скорость света в лаптях за время падения плевка в колодец. В СГС нет никакого волнового сопротивления пространства, и напряженность что электрической, что магнитной составляющей электромагнитной волны в вакууме одинакова по амплитуде.
Дело не в амплитуде.
И не в СГС.
Дело в том, что исчезает ли энергия из процесса колебаний тока туда, сюда?
И можно ли это назвать током в вакууме? С учётом сопротивления вакуума.
Туда исчезает, суда появляется. Синусоида!
По Вашему это волнение воды посреди океана.
Нет переноса энергии?
Электромагнитная волна не является током, так как не обязательно сопровождается движением заряженных частиц. Электромагнитная волна переносит энергию, величина которой определяется через вектора Пойнтинга. "Волновое сопротивление вакуума", как и "диэлектрическая проницаемость вакуума" это коэффициент пропорциональности, введенный в системе СИ для того, чтобы физические величины, определенные через разные исходные (массу-время-расстояние) сходились по размерностям. Но измерять в килограммах и секундах проще, чем в единицах СГС, поэтому экспериментаторы продавили теоретиков. Что ни говори, а электродинамика и радиофизика - дисциплины очень сильно экспериментальные. Здесь именно теоретикам обычно приходится объяснять, почему получилось так а не иначе.
Собственно в этом и проблема всех эфиродинамик - им придётся найти объяснения ВСЕМ экспериментально наблюдаемым явлениям. Включая работу компьютеров и ВайФая.
Перенос энергии в идеальном вакууме вполне можно обозначить воображаемым током, который пропорционален волновому сопротивлению. Только волновое сопротивление мнимое. На нём активная мощность не выделяется, а энергия рассеивается согласно Гюйгенсу-Френелю.
Страницы