ФИЗИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Антенны для любительской связи

11.2 ФИЗИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Если в поле некоторого заряда Qo поместить пробные электрические заряды и рядом с ними пробные магниты (рис 11.2), то мы увидим, что при изменении величины или при перемещении основного заряда начнут перемещаться не только электрические заряды q, но и пробные магниты m. По характеру перемещения последних нетрудно убедиться, что оно произошло под действием магнитных сил, направление которых перпендикулярно направлению электрических сил,.

Отсюда можно сделать вывод, что любое изменение величины или положения электрических зарядов вызывает одновременное изменение электрического и магнитного полей, которое распространяется с очень большой, но конечной скоростью во все стороны от данной точки. Действие возникающих

при этом электрических и магнитных сил происходит в двух взаимно перпендикулярных направлениях, перпендикулярных направлению распространения данного возмущения.

Распространение изменяющегося поля связано с переносом энергии в пространстве. Эта энергия получила название энергии электромагнитного поля или просто электромагнитной энергии.

Если в некоторой точке пространства периодически изменяется электрический или магнитный заряд, то от него во все стороны распространяются периодические изменения электрического и магнитного полей, которые и принято называть электромагнитными волнами.

На рис. 11.3 показано распределение напряженности электрического поля Е и магнитного поля Н, создаваемых электромагнитной волной в пространстве в некоторый момент времени. Расстояние между двумя ближайшими точками пространства, в которых напряженность электрического или магнитного поля одинакова, (т.е. изменяется на 2*3.14), и есть длина электромагнитной волны L.

Если к линейному проводнику прикладывается переменная э.д.с. передатчика, то свободные электроны, содержащиеся в металле проводника, приходят в периодическое колебательное движение.

Такой линейный проводник, питающийся переменной э.д.с., является простейшей передающей антенной - устройством, преобразующим энергию источника переменной э.д.с. в энергию электромагнитных волн.

В приемном пункте необходимо решить обратную задачу, т.е. преобразовать энергию электромагнитной волны в энергию переменных токов. Для этого достаточно поместить в переменное электромагнитное поле линейный проводник. В этом случае линейный проводник будет являться приемной антенной, преобразующей энергию электромагнитной волны в энергию переменного тока.

Антенное устройство чаще всего является резонансной системой.

Как и у всякого преобразователя энергии, одним из основных параметров, характеризующих его работу, является к.п.д. Он позволяет судить о том, какая доля подводимой мощности электрических колебаний преобразуется в мощность электромагнитных волн.

Антенна излучает энергию не одинаково в различных направлениях или, иначе говоря, обладает известными направленными свойствами. Направленные свойства антенн принято характеризовать диаграммами направленности, показывающими в относительных единицах, с какой интенсивностью антенна излучает энергию в различных направлениях.

Антенна может располагаться по отношению к Земле горизонтально или вертикально, в связи с чем будут образовываться электромагнитные волны горизонтальной или вертикальной поляризации.

Вопрос о поляризации имеет в радиотехнике весьма существенное значение. Так, например, если в поле горизонтально поляризованных волн поместить вертикальную приемную антенну, то величина наведенной э.д.с. будет совсем незначительной.