1. Слева на рисунке показаны линии поля E электрона, долго покоившегося в точке Р (так долго, что любые переходные процессы успокоились, и силовые линии ровно "смотрят" в точку расположения электрона). Такое поле называется кулоновским или продольным (по отношению к направлениям на электрон):


Увеличить

"Щелкнем" ногтём вверх по электрону в момент времени t=0, и взглянем на электрон в более поздний момент времени t. Длительность щелчка T мала по сравнению с текущим временем t, так что электрон теперь имеет постоянную скорость v (находясь в момент t в точке Q). Но картинка справа - с силовыми линиями, которые как жёсткие стержни летят по всему пространству вместе с электроном с той же скоростью v, - не верна! (Она станет верна позже, через больший интевал времени, чем рассматриваемый нами).

Ведь из уравнений Максвелла известно, что всякое изменение картины поля может распространяться только с конечной скоростью c . Значит, вне сферы радиусом r=ct силовые линии должны смотреть в точку P, как и до "щелчка". Внутри сферы радиусом r=c(t-T) поле успело перестроиться, приобрело кулоновский вид: линии смотрят в точку Q и летят вместе с электроном. Значит, в слое между обеими сферами линии поля обязательно должны изогнуться вниз, чтобы оставаться непрерывными (непрерывность поля следует из уравнений Максвелла):


Увеличить

Итак, у поля в слое cT появилась поперечная часть. Причём, она улетает от электрона со скоростью с, потому что время t течёт, и расстояние r=ct неуклонно увеличивается. Именно эта поперечная часть поля называется полем излучения или ЭМ-сигналом, потому что когда она долетит до приёмной антенны, то шевельнёт там электроны. Ведь сигнал это всегда изменение чего-нибудь. Продольное (кулоновское) поле почти не меняется со временем и поэтому сигналом оно не является. Именно поперечный изгиб линий поля, который "бежит" от заряда по линиям поля как по верёвке, всколыхнёт электроны в приёмной антенне. Это самое главное в нашем рассказе; это и есть объяснение ЭМ-излучения :)

2. Если теперь толкнуть электрон вниз, то аналогично побежит во все стороны ещё один поперечный изгиб линий поля; векторы поля излучения будут направлены в противоположную сторону, по сравнению с предыдущим случаем (когда электрон ускорялся вверх). Значит, если постоянно колебать электрон "вверх-вниз", то изгибы линий поля будут всё время бежать гуськом друг за другом подобно гребням волн на воде от колеблющегося поплавка.

3. Вместе с волной электрического поля будет бежать и волна магнитного поля, потому что та часть уравнений Максвелла, которую называют "током смещения" (dE / cdt), порождает поле B. Наглядно это можно представить так: там, где поле E движется, обязательно появляется и поле B:


Увеличить

Здесь изображено только поле излучения - поперечная часть поля (она быстро меняется во времени и от точки к точке). На самом же деле векторы поля излучения суммируются с векторами продольной, кулоновской части поля. Продольное электрическое поле движется медленно - со скоростью колебаний электрона v(t), которая мала по сравнению с c, поэтому магнитное поле, порождаемое продольным полем мало в меру малости v/c, но всё-таки оно тоже есть.

Поэтому полная (суммарная) картина полей весьма сложна, особенно вблизи электрона, где поперечная часть еще не успела "убежать". Но кулоновское электрическое поле и порождённое им магнитное поле резко убывает с расстоянием - как 1/r², тогда как поле излучения убывает лишь как 1/r. Поэтому на достаточно больших расстояниях поперечная часть (поле излучения) даёт основной вклад в суммарную картину ЭМ-поля, а кулоновской частью можно пренебрегать (область таких больших расстояний называется "волновой зоной").

4. Добавим в картину вклад от неподвижного положительно заряженного иона, вблизи которого колеблется электрон в кристаллической решётке. Электрическое поле от иона будет таким же, как на нашем самом первом рисунке (кулоновское поле электрона), но с противоположным направлением силовых линий. Значит полем иона просто-напросто компенсируется продольная часть поля электрона (которая в волновой зоне и без того была бы пренебрежимо мала). Картина же поля излучения остаётся прежней.

5. Наконец, пусть мы каким-то образом заставили колебаться синфазно вверх-вниз все электроны в вертикальном кусочке провода ("элементарный электрический вибратор"). Пусть электронов там N штук. Рассмотрим поле излучения на расстоянии r, намного превышающем размер кусочка провода. На таком большом растоянии кусочек провода выглядит почти как одна "материальная точка" P, внутри которой колеблется суммарный заряд Nq. Значит, картина ЭМ-излучения будет иметь тот же вид, что и в предыдущем случае, но только векторы поля излучения E и B будут больше в N раз.

Итак, если всегда знать, где находятся излучающие заряды, и как они движутся со временем, то поле излучения E в месте расположения приёмной антенны можно находить вот по такому простому правилу:


Увеличить
простейший примерчик:

Увеличить

Но на практике нам заранее не известна картина движения электронов. Наиболее трудная часть расчёта - узнать, как движутся заряды во всех участках антенно-фидерного устройства, как распределяются по всей антенне токи, поступающие из фидера, и какова их величина.

6. Вычисление сопротивления излучения "элементарного электрического вибратора":


Увеличить
окончание расчёта:

Увеличить
(Всё!)

Sinus

Спасибо, серьезный труд.
Нужно время, чтобы переварить.

VALERY При длинном кабеле срабатывала защита в момент включения трансивера при увеличении мощности до 50Вт. Приходилось подстраивать согласующее устройство. (Т.е. длина кабеля влияла на КСВ.)
Срабатывание защиты (снижение мощности) происходит только из-за большого КСВ. Если я правильно понимаю, то Вы изначально использовали короткий кабель с СУ, затем заменили кабель на длинный и пришлось подстраивать СУ. Если это так, то это закономерная вещь, Вы используете СУ для согласования АФУ с трансивером, т.к. Ваша антенна имеет входное сопротивление отличное от 50 ом. С коротким кабелем у Вас будет одна настройка СУ, с длинным - другая.
Другой вариант:
Ваша антенна имеет сопротивление 50 ом, кабель используете 50 ом, Ваш трансивер расчитан на подключение к нагрузке 50 ом - в это случае длинна кабеля не имеет значения.
По поводу трансформатора и СУ. Смотрел форум и расчеты трансформаторов. Теория расчетов СУ и трансформаторов совершенно не одинаковы и процессы происходящие в них разные. Трансформатор расчитывается конкретно под 50 гц и конкретное железо, к тому же индуктивности на порядки разные соответственно и процессы происходящие не одинаковы. Но вот отключение защиты в момент включения мощных трансформаторов я думаю можно "вылечить" с помощью ступенчатого включения, т.е. последовательно цепи питания трансформатора включается лампа накаливания (220 в), после подачи питания она закорачивается автоматически или вручную выключателем. Таким образом исключается бросок тока в первичной цепи.

Нужно время, чтобы переварить.

А я, грешным делом, наивно полагал, что всякий дипломированный инженер-радист или электронщик переварил это еще до получения диплома, а все здесь присутствующие, или, уж во всяком случае, подавляющее большинство, являются таковыми...

Неужели я так глубоко заблуждался? :)

troposferik
Ваша антенна имеет сопротивление 50 ом, кабель используете 50 ом, Ваш трансивер расчитан на подключение к нагрузке 50 ом - в это случае длинна кабеля не имеет значения.

Да, все верно. Но только теоретически :)
Нужно выполнить некоторые условия, чтобы так получилось на практике.
Простейший пример - полуволновый вибратор и кабель, подключенный напрямую...и т.д.
Думаю, что такие опыты Вы проводили неоднократно.
Здесь вопрос в другом - непонятные явления с антеннами, обладающими большим реактивным полем (типа ЕН).

А пример с трансформатором приведен только для того, чтобы обратить внимание на переходные процессы в АФУ с большими индуктивностями.
Про лампочку накаливания в обсуждении на форуме по ссылке ...., уже было.

(Сейчас читаю сообщения от Sinus).

brokenpot
А я, грешным делом, наивно полагал, что всякий дипломированный инженер-радист или электронщик переварил это еще до получения диплома, а все здесь присутствующие, или, уж во всяком случае, подавляющее большинство, являются таковыми...

Если Вы все поняли как "дипломированный инженер-радист", тогда просьба объяснить, почему в формуле плотности потока (текст выше), напряженности поля представлены в амплитудных значениях?
Почему вектор Пойнтинга получается действительным, и где разность фаз?
(Вот это я и пытаюсь понять...)

brokenpot
а все здесь присутствующие, или, уж во всяком случае, подавляющее большинство, являются таковыми...

Неужели я так глубоко заблуждался? :)
Не огорчайтесь, радиолюбитель - это не обязательно профессионал, это же хобби...

Valery
Почему вектор Пойнтинга получается действительным, и где разность фаз?

Потому что там рассматривается поле в дали от антенны (в волновой зоне): в такой дали, какая бы ни была антенна, Е и Н колеблются синфазно, между ними сдвига фаз нет - это неубиенное свойство волновых решений ур. Максвелла на больших расстояниях (r >> длина волны, r >> размер антенны).

Т.е. на больших расстояниях приёмник "не увидит" различий в ЭМ-волне, излучённой передающими антеннами разных конструкций. Это аналогично тому, как мы не различаем деталей лица или одежды человека, находящегося от нас далеко-далеко (видим лишь малюсенькую фигурку, "материальную точку").

Реактивная часть поля - это поле вблизи передающей антенны (ближняя зона); его плотность энергии с расстоянием убывает очень резко - как (1/ r²)² = 1/ r⁴ или ещё быстрее; поэтому оно не даёт вклада в мощность излучения на больших расстояниях. Но именно оно влияет на комплексное сопротивление передающей антенны, которое "видит" фидер или СУ передатчика.

К сожалению, пока не владею какими-либо простыми качественными приёмами нахождения поля в ближней зоне, и поэтому не умею находить компл. сопротивление антенны, которое "видит" передатчик...

Sinus
Т.е. на больших расстояниях приёмник "не увидит" различий в ЭМ-волне, излучённой передающими антеннами разных конструкций.

Получается, что вместе с водой мы выплеснули ребенка :)
В данной ветке пытаемся объяснить отличие ЕН антенны от обычной, а ближнюю зону не рассматриваем.
А все чудеса ЕН антенны её "прародители" объясняют хитрым формированием излучения именно в ближней зоне.

Valery
Получается, что вместе с водой мы выплеснули ребенка :)

Да, так и есть. Но объяснения "прародителей", имхо, совсем неудовлетворительны (мягко говоря :)).

На самом деле, и это здесь уже люди говорили много раз, задача такая: как сконструировать антенну малых размеров, чтобы она имела как можно большее R^изл (активное) и как можно меньшую реактивную часть своего сопротивления на клеммах фидера (ну, и ещё - как можно меньшее сопротивление потерь из-за джоулева разогрева, оно тоже активное, - чтобы КПД был повыше). Пример "вибратора Герца" показывает, что R^изл резко падает с уменьшением размера вибратора, и, вроде бы, ничего с этим не поделаешь...

А в дали на приёмной стороне, т.е. в волновой зоне, структура ЭМ-волны всегда одинакова - такая, как я выше на рисунках нарисовал (это не моя отсебятина, это дают ур. Максвелла, вывод этого факта есть в учебниках, при желании можно его разобрать подробнее). Т.е. в удалённой точке приёма есть поперечная волна с взаимно перепендикулярными синфазными Е и Н, и всё. Чудес не бывает.

P.S.
Единственное различие между разными типами передающих антенн, которое далёкий приёмник может "увидеть", это положение плоскости поляризации, т.е. плоскости, в которой колеблется вектор поля излучения E). Например, если мы положим передающий вибратор на бок, то и все наши картинкм повернутся, т.е. в удалённой точке приёма поле E будет колебаться в горизонтальной плоскости. Можно даже сделать вращающееся E, т.е. ЭМВ с круговой поляризацией (а в более общем случае - с эллиптической поляризацией; можем позже разобрать этот сюжет, если интересно). Но магн. поле при этом также поворачивается и остаётся синфазным с Е(t) поэтому на расчёт мощности излучения тип поляризации ЭМВ не влияет, мощность ЭМВ не зависит от вида поляризации ЭМВ в точке приёма.

Ну, и ещё от конструкции передающей антенны (от размеров, формы и числа элементов в ней) зависит диаграмма направленности. Т.е. ДН может быть сложнее, чем sin(угла между осью вибратора и лучом зрения), как получилось для вибратора Герца. Это всё легко понять, складывая в точке приёма поля от разных элементов передающей антенны с учётом разного времени запаздывания. Но синфазность полей излучения E и H и их поперечное расположение относительно луча зрения в удалённой точке приёма, - никак не нарушить, хоть тресни... :)

Sinus
Реактивная часть поля - это поле вблизи передающей антенны (ближняя зона); его плотность энергии с расстоянием убывает очень резко - как (1/ r2)2 = 1/ r4 или ещё быстрее; поэтому оно не даёт вклада в мощность излучения на больших расстояниях

Неааа....
В жизни всё гораздо интереснее :) :) :)

Мне нравится, как Вы объясняете сложные вопросы на понятном языке. Воспользуюсь моментом и еще немного "попытаю" :)

Все формулы для расчета ближнего поля приведены для элементарного диполя. Для обычных антенн эти формулы не работают. Например, при расчете напряженности ближнего поля полуволнового вибратора в моделировщике, ближнего поля (кубической зависимости) вообще не обнаруживается. Есть и аналитика (компания из МТУСИ)
http://jre.cplire.ru/koi/mar99/2/text.html

Цитата:
"...Что касается антенн проволочного типа, то здесь детально проанализировано [5] только излучение элементарного электрического вибратора ( ЭЭВ ), поле которого, помимо компоненты, пропорциональной 1/r, имеет составляющие, определяемые зависимостями 1/r2 и 1/r3. Именно наличие последних компонент обуславливает резкий (по сравнению с 1/r) рост амплитуды поля при приближении к излучателю, что проиллюстрировано на рис.1, где дано распределение амплитуды электрического и магнитного полей в зависимости от расстояния до ЭЭВ в направлении максимального излучения, т.е. перпендикулярно оси вибратора. Обычно предполагается, (см. например, [6]), что подобные же закономерности имеют место и для других проволочных антенн, поскольку поле этих антенн определяется интегрированием полей соответствующих ЭЭВ. Однако оказывается, что это далеко не так. Результаты исследования структуры ближнего поля ЭЭВ не позволяют, к сожалению, судить о ближнем поле, по крайней мере, в направлении максимума излучения реальных антенн, даже таких простых как симметричные вибраторы...."

Теперь вопрос, а может быть Тэд и компания не так уж и ошибаются по поводу сопротивления излучения ЕН антенны (и, как следствие, КПД), если существует такая неоднозначность определения параметров ближнего поля антенны?

Увяжите pse, Rизл. и КПД (как следствие)

Sinus
Спасибо! Доходчиво. Про изгиб силовых линий поля у движущегося заряда также доходчиво (но чуть посложнее) описано у Парселла "Берклеевский курс физики" Том 2. Там же и про фиктивность магнитного поля. У меня вот какой вопрос: имеем ли мы право употреблять слово ИЗЛУЧЕНИЕ?
Поясню. Электрическое поле источника тока гоняет электрон в полотне антенны туда-сюда. На это и тратися энергия передатчика. Разве сам электрон излучает энергию? По мне, нет. А ЭМВ несёт в себе энергию. Или не несёт? Откуда в волне энергия? От заряда?
Заряд и его поле. Если в пустое пространство вносится заряд, то моментально вокруг него возникает эл.поле. Причём оно распространяется от заряда с известной скоростью. Если поле получает энергию от заряда, то заряд низбежно должен терять собственную энергию. Т.е. напряженность поля в фиксированной точке пространства должна снижаться во времени. Но этого, если я не ошибаюсь, не происходит. Тогда откуда берётся энергия у поля?
Пока хватит.

Sinus
...вот, интересно, электрон ускоряется за счет какого поля, что там впереди?
...ускоряется-получает энергию и тут же излучает?
...что он делает когда тормозится?
...как далеко успевает убежать в сторону ускорения за время разгона?
...диполь обладает добротностью, а значит способен накапливать энергию - как это происходит?
...электрическое поле диполя убывает как 1 3 , а не 1 2
...продольно электрическое поле движется медленно, а распространяется как, насколько быстро?
...если честно много вопросов
...пусть пока так :)))

...с уважением, Алексей

... и хотелось бы увидеть наконец фотографию электрона ;)

кулоновское электрическое поле и порождённое им магнитное поле резко убывает с расстоянием - как 1/r2, тогда как поле излучения убывает лишь как 1/r.
Если анализировать приведенный рисунок и сопутствующее объяснение, то есть основание сомневаться, что на их основе доказывается убывание поля как 1/r. Смотрите. От заряда по радиусу идёт силовая линия поля. Поле по ней убывает как 1/r^2. Пусть в некой точке она изгибается по дуге. Судя по логике, изгиб линии на функцию убывания поля по линии не влияет. Соседняя силовая линия также убывает по 1/r^2. А в точке пересечения продолжения радиуса первой линии и дуги второй будет иметь большую величину убывания, чем у первой линии, так как длина второй линии грубо увеличивается на длину дуги. Таким образом, убывание поля поперечной "волны" по радиусу будет даже сильнее, чем 1/r^2. Но никак не 1/r.

ua4wi
Алексей! Хорошие вопросы, но ваша форма изложения будет, наверное, плохо читаема для Sinus.

Коллеги, спасибо, очень хорошие вопросы. Проще и, видимо, правильнее всего, ответить на всё сразу "я не знаю", и остановиться :) Однако, на часть вопросов более-менее понятные ответы существуют, и мы до них можем добраться.

Valery Теперь вопрос, а может быть Тэд и компания не так уж и ошибаются ...

Признаюсь повторно: ещё не умею рассуждать о ближнем поле (только учусь этому искусству :) На всех наших картинках подразумевалось, что поле рассматривается в волновой зоне; за такую картину поля в волновой зоне ручаюсь, а комментировать авторов ЕН-антенны пока не готов.

Vlad UR4III
Про изгиб силовых линий поля у движущегося заряда также доходчиво (но чуть посложнее) описано у Парселла "Берклеевский курс физики" Том 2.

Да. И вот ещё некоторые "скачивательные" ссылки, в которые я подглядывал: ссылка-1 (здесь упомянутый Вами БКФ, а также Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. "Фейнмановские Лекции по Физике" Том 3. "Излучение. Волны. Кванты"), ссылка-2, ссылка-3, ссылка-4.

Электрическое поле источника тока гоняет электрон в полотне антенны туда-сюда. На это и тратися энергия передатчика. Разве сам электрон излучает энергию?

Передатчик, да: гоняет электрон в передающей антенне. Но ведь спустя "время запаздывания" t=r/c начинают в такт этому танцу гоняться туда-сюда и электроны во всех приёмных антеннах на любом расстоянии r, а также - в железных крышах домов, в том числе в далёких городах, в кусках проводов, которые мальчишки подключили или ещё только собираются подключить к своим детекторным приёмникам ... и т.д.

Т.е все электроны во всех железяках мира, способные колебаться, будут колебаться после того, как Вы включили свой передатчик! И на всё это тоже тратится энергия предатчика (точнее, энергия его источника питания). Поэтому, вообразив себе бегущие от передающей антенны по пространству "изгибы силовых линий", мы называем их носителями ЭМ-энергии или, короче, ЭМ-излучением. Примерно так; более строго эта картина передачи энергии на большие расстояния формулируется на языке векторов поля E, B и вектора Пойнтинга cExB.

Если анализировать приведенный рисунок и сопутствующее объяснение, то есть основание сомневаться, что на их основе доказывается убывание поля как 1/r.

Согласен, рисунок с воображаемыми силовыми линиями на строгое доказательство никогда не потянет (приходится решать ур. Максвелла, чтобы быть уверенным в ответе на 100%). Но с Таким образом, убывание поля поперечной "волны" по радиусу будет даже сильнее, чем 1/r^2 не соглашусь! Подготовлю и выложу рисуночек, немножко по-другому поясняющий, что кулоновы линии за счёт изгиба дают именно 1/r.

Идея вот какая: величину Е можно понимать как густоту линий, т.е. как "количество линий, делённое на площадь, которую они протыкают". Все линии, изогнувшиеся вниз, "протыкают" узенькое горизонтальное колечко с постоянной шириной сТ. Чем меньше было время Т (т.е. чем больше было ускорение), тем меньше площадь колечка и тем гуще воткнулись в него линии - вот объяснение роста поля излучения Е с ростом ускорения. А радиус колечка, значит и его площадь, - пропорционален r=сt, поэтому густота линий в колечке ведёт себя как 1/r.

ua4wi Понимаю, что Ваши вопросы, очень трудные, "на засыпку" :) Попытаюсь реагировать, но постепенно; ведь надо обдумать лаконичные ответы, что нелегко... И про "фотографию" электрона - тема не из лёгких ;) Постараюсь "всплывать" тут время от времени с этими сюжетами, не мешая форумчанам обсуждать практику построения антенн, если, как говорится, милиция не остановит))

Sinus

..хорошие ссылки, спасибо
..только вы не на экзамене, специально готовиться не надо :))

..вообще, если честно, то сколько авторов, то столько же объяснений (если, конечно авторы честные и не переписали "ответы" с других учебников)

..с уважением, Алексей

PS:
улыбнуло :


Группа: Модераторы

А вы читайте книги заместо форумов

К великому моему сожалению, эта формула в общем случае уже не работает. Слишком много разных букв, это же сколько мегабайт оперативки надо, чтобы все это упомнить?

http://e-science.ru/forum/index.php?showtopic=39578&st=20

..только вы не на экзамене, специально готовиться не надо :))
Присоединяюсь. По крайней мере, такого доходчивого и объёмного изложения я ранее не встречал. Лучше если разговор будет вестись в форме диалогов.

Передатчик, да: гоняет электрон в передающей антенне. Но ведь спустя "время запаздывания" t=r/c начинают в такт этому танцу гоняться туда-сюда и электроны во всех приёмных антеннах на любом расстоянии r, а также - в железных крышах домов, в том числе в далёких городах, в кусках проводов, которые мальчишки подключили или ещё только собираются подключить к своим детекторным приёмникам ... и т.д.

Т.е все электроны во всех железяках мира, способные колебаться, будут колебаться после того, как Вы включили свой передатчик! И на всё это тоже тратится энергия предатчика (точнее, энергия его источника питания). Поэтому, вообразив себе бегущие от передающей антенны по пространству "изгибы силовых линий", мы называем их носителями ЭМ-энергии или, короче, ЭМ-излучением. Примерно так; более строго эта картина передачи энергии на большие расстояния формулируется на языке векторов поля E, B и вектора Пойнтинга cExB.
Может я пропустил, но Вы не затронули вопрос заряд и его поле. Ведь если энергия передатчика тратится на туда-сюда электрона, а его собственная энергия при этом не изменяется, то какая энергия оказывается в ЭМВ?

Проще и, видимо, правильнее всего, ответить на всё сразу "я не знаю", и
Один мой знакомый физик, радиолюбитель в таких случаях обычно говорил: "Я знаю, что ещё боьше не знаю!".
Очень вероятно, что истину мы не найдём, но мысли вслух весьма полезны.

Лучше если разговор будет вестись в форме диалогов.

...Владимир, для начала надо определиться с моделью атома, без этого не договоримся :))

...у меня в голове следующее :

...это "тяжелое" положительное ядро и облако из "легких" отрицательных электронов
...в металле помимо облаков есть "свободные" электроны - именно они ускоряются и перемещаются относительно атомов
...так вот, к примеру, под действием внешнего поля Е это электронное облако "вытягивается" по направлению к внешнему воздействию, при этом в целом нейтральный атом (до воздействия) становится маленьким диполем...но это вытягивание не приводит к потере ядром облака электронов :))
...при вытягивании облака вдоль внешнего Е, решетка как бы поляризуется...

...теперь про свободные электроны, они достаточно свободно могут перемещаться, но на небольшие расстояния, так как встречая на своем пути поля от других свободных электронов начинают "толкать" их, взаимодействовать
...так как сталкиваются не сами электроны, а их поля то скорость взаимодействия электронов такое же как и скорость полей, тоесть 300 000 кмс

...дак вот, чтож хотел сказать? :)))

...за постоянный ток в металлах - ответственны именно свободные электроны, которые толкают друг друга посредством их собственных же полей (одноименные заряды отталкиваются)
...естесственно, если нет свободных электронов, то и тока нет, но возможна поляризация атомов, за счет смещения электронного облака под действием внешнего поля.

...если брать переменный ток, то электронное облако шарахается то влево то вправо по отношению к ядру,а так как электрон имеет массу - тем самым расшатывается кристаллическая решетка металла и это расшатывание приводит к нагреву металла
...при этом эти элементарные диполя постоянно меняют свой знак - вообще как маленькие элементарные антенны и соответственно излучают
...причем в зависимости от того где находится расматриваемый атом (по длине проводника) расшатывание и колебание их различно и зависит от токого как сформировалось внешнее реактивное поле (стоячие волны)
...в максимуме тока - максимальное, в максимуме напряжения минимальное
...вот как раз суперпозиция Е от этих облаков и создает реактивное ближнее поле Е, известно , что это поле от диполя убывает обратно пропорционально третьей степени расстояния
...суперпозиция магнитного поля этих маленьких диполей создает ближнее магнитное реактивное поле, убывающее пропрционально квадрату расстояния
...реактивная энергия накапливается именно в атомах (диполях) и с ее накоплением благоприятно влияет на ускорение-торможение свободных электронов

...помимо облака есть еще и свободные электроны, которые тож колеблются, так как ток переменный и которые колеблются как во внешнем поле , так и в поле этих мини-диполей атомов
...а дальше не знаю :)))
...знаю только что при ускорении эти свободные электроны забирают энергию от внешних полей, при торможении излучают...
...а может подругому :))
...у меня пока так...
...потихоньку картинку для себя прорисовываю, дорисовываю...
...

...быть может сумбурно, зато честно
...с уважением, Алексей

диполь обладает добротностью, а значит способен накапливать энергию - как это происходит?
В звуке применимо как камертон :-)

В звуке применимо как камертон :-)

..а в диполе?
..я спрашивал не потому, что не знаю, у меня есть объяснение этому, а потому, чтоб уяснить то, что объяснял sinus, там я этого не увидел

...с уважением, Алексей

ua4wi
...так вот, к примеру, под действием внешнего поля Е это электронное облако "вытягивается" по направлению к внешнему воздействию, при этом в целом нейтральный атом (до воздействия) становится маленьким диполем...но это вытягивание не приводит к потере ядром облака электронов :))
...при вытягивании облака вдоль внешнего Е, решетка как бы поляризуется...
Я не физик. Может и так.

...при этом эти элементарные диполя постоянно меняют свой знак - вообще как маленькие элементарные антенны и соответственно излучают
Т.е. неясный механизм излучения антенны Вы для ясности переносите на ядерный уровень.

...вот как раз суперпозиция Е от этих облаков и создает реактивное ближнее поле Е, известно , что это поле от диполя убывает обратно пропорционально третьей степени расстояния
Ссылка на соответствующие измерения имеется?

...суперпозиция магнитного поля этих маленьких диполей создает ближнее магнитное реактивное поле, убывающее пропрционально квадрату расстояния
Тот же вопрос. Кто измерял эти поля по отдельности?

...знаю только что при ускорении эти свободные электроны забирают энергию от внешних полей, при торможении излучают...
Если это соответствует действительности, то КАК они забирают и КАК излучают? Пока я эти электроны представляю как шарики. Под действием силы Кулона они разгоняются и бахаются об кристалическую решётку. И никак не могу понять, как они впитывают энергию и излучают её.

ua4wi
... надо определиться с моделью атома, без этого не договоримся :)) <...> под действием внешнего поля Е это электронное облако "вытягивается" по направлению к внешнему воздействию <...> за постоянный ток в металлах - ответственны именно свободные электроны, которые толкают друг друга посредством их собственных же полей

Алексей, Вы пытаетесь охватить гораздо более широкий круг явлений, чем необходимо для ответа на вопрос "как антенна порождает радиоволну". Вы одновременно ставите три огромные и весьма разные задачи - каждая из них может быть темой для отдельной толстой книги о свойствах вещества - 1) строение атома и поляризация атома во внешнем поле 2) строение и поляризация кристаллической решётки диэлектриков, 3) динамика свободных электронов и решётки в металлах.

Однако известно, что серьёзный разбор этих тем невозможен без квантово-механических представлений о частицах. Ведь классическая электродинамика не выявляет, с какой радости в одних веществах все электроны "связаны", а в других те же электроны вдруг сделались "свободными"? Эти слова легко сказать, но как их понять? Например, почему кристаллический натрий - металл, а кристаллы соединения того же натрия с хлором (поваренная соль) - диэлектрик?

И почему вообще во всех атомах электроны не грохнутся раз и навсегда на ядра, коль уж они к ядрам притягиваются?! Квантовая теория как раз была создана, чтобы объяснить устойчивое существование атомов, а также объяснить природу различий между диэлектриками, металлами, полупроводниками, - и этого удалось достичь только ценой отказа от наглядных классических картинок движения электронов и ценой введения новых понятий: квантованные уровни энергии в атомах и энергетические зоны в кристаллах, принцип запрета Паули, фотоны, фононы и др.).

К счастью, для описания ЭМ-сигналов в пустом пространстве между между передающей и приёмной антеннами (это ведь больше всего интересует конструкторов антенной техники) не требуется детальных знаний об атомах вещества; поэтому я сознательно не стал вдаваться в столь сложные темы из курса физики твёрдых тел и квантовой электродинамики. Практика и теория прошлого столетия показала, что радио-волна вполне определяется классическими уравнениями Максвелла, в которых фигурируют только 4 фундаментальных понятия: векторные поля B и Е снаружи антенн, плотность тока и плотность заряда внутри антенн. Причём эти понятия трактуются макроскопически, как величины, усреднённые по многим электронам и атомам.

В таком подходе мы принимаем очень простую модель для "свободных" электронов в куске металла и даже целиком в радиоустройстве: весь коллектив электронов рассматривается как заряженная "жидкость", которая может течь по проводам или иным участкам электрических цепей под действием разности потенциала, аналогично течению воды по трубам под действием перепада давления. Водопроводчик с успехом прокладывает трубы, не задумываясь о строении молекул воды. Так же и радиотехник пользуется понятием "электрический ток и напряжение", не нуждаясь в деталях строения атома.

И возникает любопытная задача: а не найдётся ли простенькой картинки для ЭМ-волны, не требующей глубокого знания уравнений Максвелла? Вот с такой "колокольни" я и предложил ответ: надо лишь сделать над собой "волевое усилие", а именно - принять как данное, что

1) поле Е наглядно изображается силовыми линиями, в соответствии с законом Кулона;
2) поле Е обладает своеобразной инерцией - если заряженная материя скачком трогается с места, то силовые линии поля "надламываются" и образовавшийся изгиб ("поперечное поле") движется вдоль линий со скоростью света с;
3) движущимся Е рождается магнитное поле В. В свою очередь, движущимся В рождается Е. Причём их направление относительно друг друга и вектора скорости именно такое, как на приведённом выше рисунке: http://www.radioscanner.ru/uploader/2012/3_magn_pole_em-volna.jpg (это интересно, потому что таким простым путём иллюстрируются два фундаментальных свойства ЭМ-поля: индукция магнитного поля "током смещения" dЕ/dt и фарадеевская индукция электрического поля переменным магнитным полем dB/dt);
4) векторы полей, пришедших в точку наблюдения поля от различных частей заряженной материи, суммируются как векторы (т.е. так, как в школе учат складывать векторы сил).
5) с этой "колокольни" не следует спрашивать, "из чего сделаны силовые линии и что такое электрон": ответ неизвестен, а если и будет получен, то ценой дополнительных, ранее не известных понятий, которые породят очередную вереницу вопросов! На сегодняшний день заряд и поле никому не удалось адекватно выразить через что-либо хорошо знакомое...

Подчеркну: эта картина приближённая, но зато простая, и в этом своём виде она не зависит от выбора модели заряженной материи (поэтому и нет смысла усложнять её деталями реального поведения электронов в конкретных веществах).

Ток в вертикальном металлическом вибраторе в этой модели описывается как колебания "вверх-вниз" электронной жидкости (или газа, если хотите, или точечных частиц) на фоне равномерно размазанного положительного заряда "атомных ядер", а под "электроном" можно подразумевать воображаемую капельку этой жидкости любой формы - хоть точку, хоть шарик, хоть кубик, хоть кирпичик; ведь в волновой зоне ЭМ-волна всё-равно получится сферической, аналогично тому, как от брошенного в воду кирпича по воде расходятся круги, а не квадраты :))

Качественно такая же ЭМ-волна получится и от диэлектрического "вибратора" в виде наэлектризованных шариков бузины, нанизанных на нитку, если только мы сумеем дёргать эту нитку "вверх-вниз" с высокой частотой :) И аналогично будет излучать ЭМ-волну натёртая шерстью янтарная палочка, ускоряемая каким-либо механизмом туда-сюда. Примерно так же рождается ЭМ-помеха от разряда молнии - в разряде электроны мчатся в газовой среде, а не в твёрдом теле, но ЭМ-волна всё-равно возникает... Вот поэтому, стараясь осмыслить свойства собственно ЭМ-поля, по-видимому, лучше не связывть себя конкретными моделями заряженных частиц и вещества.

Т.е. я не за то, чтобы напрочь отбросить "неудобные" вопросы об электронах в веществе (напротив: физика твёрдых тел это моя специальность), а за то, чтобы не сцеплять друг с другом разные сложные задачи, если они могут быть успешно расцеплены.

В следующем посте попробую ответить на вопросы Vlad UR4III об энергии (и приведу обещанную картинку с подсчётом напряжённости поля излучения через густоту силовых линий; в Paint-е как-то не быстро рисуется трёхмерный чертёжик))

С уважением,
Сергей.

Vlad UR4III
Я не физик. Может и так.

http://kurs.ido.tpu.ru/courses/kce/11.html#3.5. Свойства полей-волн

Т.е. неясный механизм излучения антенны Вы для ясности переносите на ядерный уровень

...Владимир, куда проще рассмотреть поля
от двух зарядов, чем рассматривать уже законченную макроконструкцию

Ссылка на соответствующие измерения имеется?
...разделить поля в ближнем поле очень затруднительно, вряд ли кто то измерял с какой интенсивностью убывают разные по природе поля, но слившиеся в конечном итоге в одно
...но это есть во многих источниках и везде одинаково
...например в Айзенберге, ссылок по этому поводу столько раз приводил, что уже лень еще раз :))
Копилка

...можно здесь взглянуть
http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/84694/%D0%94%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C
"Вдали от Д. его электрическое поле Е убывает с расстоянием как 1/R3, т. е. быстрее, чем поле точечного заряда (Диполь 1/R2). "
...можно еще раз здесь :
http://e-science.ru/forum/index.php?showtopic=27276&hl=
"B ближней зоне поля определяются расположением зарядов и токов по статическим формулам (приближённо конечно, но c хорошей точностью), a в дальней зоне они "производят" друг друга электромагнитной индукцией. Отсюда и разные сдвиги фаз между ними."



Если это соответствует действительности, то КАК они забирают и КАК излучают? Пока я эти электроны представляю как шарики. Под действием силы Кулона они разгоняются и бахаются об кристалическую решётку. И никак не могу понять, как они впитывают энергию и излучают её.

...Владимир, я не говорил, что это именно так, мы же обсуждаем :)))
...разгоняясь - электроны увеличивают свою кинетическую энергию (скорость больше), значит отбирают от внешнего поля
..тормозясь - электроны уменьшают свою кинетическую энергию (скорость меньше), значит отдают (излучают) во внешнее поле

...если вопрос стоит - именно как? - то посредством взаимодействия, тут много вариантов в зависимости на какой платформе стоять (эфир, фотоны) Фотон - это квант взимодействия, пусть будет посредством фотонов , либо эфир - возмущение эфира :))

Sinus
К счастью, для описания ЭМ-сигналов в пустом пространстве между между передающей и приёмной антеннами (это ведь больше всего интересует конструкторов антенной техники) не требуется детальных знаний об атомах вещества; поэтому я сознательно не стал вдаваться в столь сложные темы из курса физики твёрдых тел и квантовой электродинамики. Практика и теория прошлого столетия показала, что радио-волна вполне определяется классическими уравнениями Максвелла, в которых фигурируют только 4 фундаментальных понятия: векторные поля B и Е снаружи антенн, плотность тока и плотность заряда внутри антенн. Причём эти понятия трактуются макроскопически, как величины, усреднённые по многим электронам и атомам.

...согласен, Сергей, но всегда хочется охватить чуть больше чем указанно в учебниках :)))
...я вобщем не настаиваю, просто говорю о своем видении и каждый раз это подчеркиваю, что оно мое
...причем это видение меняется со временем, плохо это или хорошо?
...ну как есть :)))
...опять же при изменении видения получаются порой интересные следствия, как например случилось с этой антенной :
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?t=22064&page=1
...

...с уважением, Алексей

Sinus
Ну, а теперь пошла занудная "лекция"

После ознакомления с "лекцией" возникает желание читать еще. Запишите меня в слушатели :).
(в студенты уже опоздал)

Off
Есть несколько вариантов объяснения сложного материала, Вы выбрали самый трудный (для преподавателя).
Самый простой вариант - написать трехэтажную формулу и "послать" к учебнику по математике.
Второй вариант - нарисовать примитивные картинки, типа силовые линии в конденсаторе, по которым направлены токи смещения, и использовать обычные "штампы" для объяснения излучения.
А в Вашем варианте приходится сложные формулы объяснять на понятном языке, при этом изобретать "механическую модель", совместимую с формулами электродинамики :).

А у меня такой вопрос, как Вы представляете токи смещения около проводника с током?
Картинки из учебников мне известны, но четкого понимания не дают. Остается какое-то чувство неудовлетворенности :)
Понимаю, что работа неблагодарная и отнимает личное время. Если найдете время для общения, многим будет интересно и полезно.
Спасибо.

P.S.
Надо учитывать, что здесь студенты, в основном, б.у. :)

P.S.
Надо учитывать, что здесь студенты, в основном, б.у. :)

...Валерий, я бы еще добавил - испорченные интернетом:))

...с уважением, Алексей