Образование радиотехническое, но на парах про антенно-фидерные устройства я думал о вычислительных машинах, а не о радиотехнике. Радиотехникой не занимаюсь ни в каком виде, подался в программисты.

Иногда начинают мучать фундаментальные вопросы. Вопросы очень дебильные, не пинайте сильно или перенесите тему в подобающий раздел :) Чтение специальной литературы с уравнениями Максвелла не помогает (точнее, я плохо стараюсь их понять, интуитивно ищу сначала объяснения для дураков на пальцах, "умозрительные" модели, а не математические). В голове обрывки понятий.

Дурацкий вопрос 1. Почему диаграмма направленности штыревой антенны (несимметричного или симметричного вибратора) смотрит своим максимумом в направлении, не совпадающем с осью штыря? В голове почему-то крутится картинка, где электрон в этом штыре синусоидально дёргается туда-сюда (двигаясь с уксорением) и меняет свои пространственные координаты сильнее всего именно по координате, совпадающей с осью штыря. Электрон набегает и отбегает от конца штыря с большими скоростями, чем скорости относительно точки вне штыря. И, типа, поэтому максимальное возмущение должно быть в этой плоскости.


Дурацкий вопрос 2. Как понять эту цитату? ( http://physics-animations.com/newboard/themes/8627.html )
> при равномерном движении излучение не возникает - все вторичные электромагнитные волны, интерферируя, гасят друг друга.
Как понимать "вторичные"? Возникающие сразу вслед за теми, которые возникли при начале движения? А почему они гасят друг друга, а не складываются, почему они не синфазные?

Хотелось бы почитать каких-нибудь объяснений, рисующие может быть ложное, но наиболее близкие (не точные, а наиболее близкие) к реальности умозрительные картинки происходящих событий с электроном и полем, картинки о природе этого поля. Желательно с аналогиями и примерами из привычного материального мира со всякими допущениями )

Спасибо.

Прочитайте небольшую лекцию Синуса EH-антенны - Страница 13

pavelkolodin
Почему диаграмма направленности штыревой антенны (несимметричного или симметричного вибратора) смотрит своим максимумом в направлении, не совпадающем с осью штыря?

ыыы, поставтье мне 2ку еслив что, но имхо это это еще в школе проходили, когда электрон, с...а, бежит по проволоке, то плоскость поля перпендикулярна этой проволоки, даже опилки на бумаге с пропущенным кольцом проволоки это демонстрируют. А вот почему, - хз )

Windk
бежит по проволоке, то плоскость поля перпендикулярна этой проволоки

Это для постоянного тока и магнитного поля.
А с переменным током черт ногу сломит.... :)

Как понимать "вторичные"?

Принцип Гюйгенса

Vlad UR4III, спасибо, вспомнили лекцию Синуса :)

pavelkolodin
Синус вот что думает: эта тема здесь тихо угаснет, ибо форум позиционируется как предназначенный для общения специалистов и продвинутых пользователей радиосвязи. Однако в Клубе, и как раз весной, было бы самое то с полным удовольствием пообсуждать такие азы науки :) Правда, в Клубе нельзя "про радио"; но если вслух не называть ЭМ-волну радиоволной, то может быть модератор и пропустит ;)

По вопросу 2: цитата, имхо, бесполезная; вижу в ней голую выдумку. Наверное, имеется ввиду равномерное движение заряда по прямой (а, например, не по окружности) относительно нас. Всегда найдётся так же равномерно движущийся наблюдатель, и относительно него тот же заряд будет покоящимся. В природе действует принцип относительности: физика одинакова для покоящегося и равномерно движущегося по прямой наблюдателей (более строго: для всех инерциальных наблюдателей). Поскольку покоящийся заряд создаёт только статическое электрическое поле, а ЭМ-волну не создаёт, то оба наблюдателя не обнаружат никакой ЭМ-волны. Т.е. равномерно прямолинейно движущийся заряд не излучает волн по той же причине, что и покоящийся заряд: равномерное прямолинейное движение физически эквивалентно покою, равноценно статике. Интерференция здесь ни при чём.

По вопросу 1: выше коллеги уже ответили. Вкратце суть дела в том, что вектор электрического поля в ЭМ-волне всегда перпендикулярен направлению на излучатель, т.е. ЭМ-волна является поперечной волной. Но, колеблясь в направлении вдоль штыря, электроны не могут соэдать векторов поля ЭМ-излучения, поперечных к штырю; поэтому диаграмма направленности имеет минимум в направлении вдоль штыря.

Желательно с аналогиями и примерами из привычного материального мира.
Увы, с аналогиями ЭМ-полю дела плохи. Привычные нам звуковые волны в воздухе или в воде не годятся для аналогии, т.к. они не поперечные и не двух-векторные. Колебания какой-либо упругой среды тоже не помогают понять электромагнетизм - ведь колебания частиц твёрдой среды имеют продольную компоненту, и при том описываются одним векторным полем, а не двумя. Ближе всех к механической аналогии для ЭМ-поля подобрался сам Максвелл, но придуманное им строение эфира (среды, в которой могли бы распространяться механические движения, имитирующие эл. и магн. поля) оказалось ужасающе сложным и практически не пригодным для интуитивных пояснений. Уравнения Максвелла намного проще решаются без всяких ссылок на его фантастическую картину эфира, поэтому от той картины все вскоре отказались; кроме того, в экспериментах строй-материал того эфира так и не был никогда обнаружен.

Короче говоря, векторы электрического поля E и магнитного поля В не имеют привычной аналогии, так что без этих векторов обсуждать свойства ЭМ-волны (в частности, поперечность и поляризацию) бесполезно. Лучше постараться так ли сяк ли к ним самим привыкнуть, что при большом желании не очень уж и трудно.

Вообще в проводнике далеко не один свободный электрон, который носится по нему из конца в конец со скоростью близкой к скорости света, а их много и они относительно медленные) фронт волны перемещается не вследствии прямого перемещения конкретного заряда, а как бы от незначительного изменения концентрации, т.е. все движутся по чуть-чуть, восстанавливая некоторый баланс. Как давление воды в длинном шланге.

Sinus
Vlad UR4III, спасибо, вспомнили лекцию Синуса :)

Вы не против продолжить?
Вот чего мне и надеюсь не только мне не хватает для полного понимания. Электрическая лампочка. Пропускаем ток. Спираль нагревается и начинается излучение ЭМВ - света. Физика процесса вроде читается от А до Я.
Вибратор. Пропускаем переменный ток. Если длина вибратора много короче длины волны питающего тока, в первую четверть колебания от вибратора распространяется МП, в следующую четверть оно возвращается к вибратору. Эффект самоиндукции. По большому счёту ЭМВ не излучается.
Если же длина вибратора соизмерима с длиной волны питающего тока, то часть подведенной в вибратор энергии излучается в виде ЭМВ.
Вот в лекции Вы показали, как определяется R излучения. Но это логика и математика, а какова физика процесса излучения ЭМВ? Её кто-нибудь подобно процессам в эл. лампочке знает?
Хорошо, эл. поле вдоль вибратора разгоняет (тормозит) электроны. На это уходит энергия генератора. Каждый электрон имеет заряд и сопровождающее его поле. Причём это поле именно сопровождающее электрон, а не отрывающееся от него. Так каким образом возникает отрыв, излучение энергии?
Что в вибраторе отдаёт энергию и каким образом эта энергия восполняется от генератора? Ведь кроме заряда и его поля других подозреваемых нет.

Vlad UR4III
Если длина вибратора много короче длины волны питающего тока, в первую четверть колебания от вибратора распространяется МП, в следующую четверть оно возвращается к вибратору. Эффект самоиндукции. По большому счёту ЭМВ не излучается.

ЭМВ излучается. Вот почему.

Ваши слова в первую четверть колебания от вибратора распространяется МП означают, если их перевести на точный язык, т.е. на язык математики, что в каждом участке пространства (в малом элементе объёма) вблизи вибратора увеличивается вектор магнитного поля B, т.е. имеется не равная нулю скорость изменения магнитного поля со временем dB/dt.

Первое (из четырёх) ур-е Максвелла показывает, что ненулевая dB/dt порождает электрическое поле E. По сути это такой же эффект электромагнитной индукции, на котором основана работа трансформаторов: переменным МП в сердечнике порождается ЭП в витках провода вокруг сердечника. В нашем же случае речь идёт о полях в свободном пространстве вокруг вибратора.

Поскольку скорость dB/dt не постоянна (ведь в следующей четверти колебания МП будет убывать, т.е. dB/dt изменит знак на противопоожный) то и ЭП не постоянно: имеется ненулевая (и тоже не постоянная) скорость dE/dt. Второе ур-е Максвелла показывает, что ненулевая dE/dt порождает добавочное слагаемое в МП. Т.е. вектор B в каждом участке пространства состоит из двух слагаемых: первое порождено эл. током в вибраторе, а второе порождено скоростью dE/dt. (Первое было давно известно - люди и до Максвелла знали, что током в проводе порождается МП вокруг провода; в определённом смысле это МП является аналогом давно известного статического кулоновского ЭП вокруг заряда. А второе слагаемое, вызванное вектором dE/dt, ранее не было известно, впервые оно было угадано Максвеллом; вектор dE/dt назвали "током смещения", поскольку он столь же хорошо порождает МП, как и обычный эл. ток в проводе.)

Итак, вокруг вибратора имеется не только переменное МП B, напрямую вызванное переменным током в вибраторе (его иногда называют квазистатическим), но и переменное ЭП E, вызванное переменностью МП, и плюс к этому имеется добавочное переменное МП B, вызванное переменностью ЭП. Если проследить, как указанные МП и ЭП изменяются от точки к точке в пространстве и от мгновения к мгновению во времени (на языке математики это называется "решить ур-я Максвелла"), то увидим, что вблизи вибратора преобладает квазистатическая часть полей. Но с расстоянием r она убывает быстрее, чем переменные добавки, вызванные ненулевыми dB/dt и dE/dt; последние распространяются с запаздыванием (со скоростью света c), вдали от вибратора они преобладают и убывают как 1/r, именно они составляют то, что мы называем ЭМ-излучением.

Приведённый рассказ есть попытка словами пересказать то, что 100% адекватно может быть выражено только на языке математики. Как видите, попытка не особо удачна - пришлось всё-таки пользоваться математическими понятиями "векторы В, E", "производные dВ/dt, dE/dt", и ссылаться на "ур-я Максвелла". Многие люди хотят, чтобы ЭМВ "объяснялась" вообще без формул, только на картинках. Но тогда что они хотят называть полями? Как поля нарисовать?

Для статических (или квазистатических) ЭМ-полей физики придумали картинку: МП и ЭП изображаются "силовыми линиями" (как в школьном учебнике). При этом векторы полей В и E изображаются как касательные векторы к соответствующим силовым линиям, т.е. как короткие (и поэтому прямолинейные) направленные отрезки силовых линий, вытянутые пропорционально локальной густоте линий. Но как изобразить тот факт, что ненулевой производной dB/dt порождается E, и ненулевой производной dB/dt порождается E? Ведь именно эти индукционные эффекты ответственны за ЭМВ!

Оказывается (это слово означает - "подтверждается в частных примерах путём решения ур-ний Максвелла" :), что там, где вектор dB/dt направлен вдоль B, так что величина B вектора B увеличивается, там это дело можно представить так, будто в то место силовые линии МП "приезжают" из соседних участков пространства. Приезжают с тем большей скоростью v, чем больше dB/dt, причём направление v перпендикулярно к В. И аналогично, там, где величина МП уменьшается, там это дело можно представить так, будто линии МП "уезжают" оттуда в соседние участки пространства, т.е. скорость их движения v противоположна, по сравнению с первым случаем. В итоге вместо сложного "первого ур-я Максвелла" с производными полей мы получаем локальную картинку, показывающую, как связаны три вектора: МП В, скорость его движения v, и порождённое этим движением ЭП Е. И совершенно аналогично вместо "второго ур-я Максвелла" получаем картинку, показывающую, как связано ЭП Е, скорость его движения v, и порождённое этим движением МП В.

Эти картинки уже приводились в упоминавшейся "лекции Синуса". Вблизи вибратора (в так называемой ближней зоне) они, наверное, мало полезны, т.к. с помощью лишь "кисти и красок" трудно в общей картине аккуратно выделить индукционную часть полей на фоне большого квазистатического поля. Но вдали от вибратора (т.е. в волновой зоне) в каждом участке пространства преобладает именно индукционная картина, и она очень проста - скорость движения v векторов поля направлена от вибратора к приёмнику, по величине эта скорость равна скорости света c, а поля равны друг другу по величине (B=E в системе единиц Гаусса) и взаимно перпендикулярны друг с другом и с вектором v.

Наигравшись с таким картинками, можно придти к ещё более простому и полезному изобразительному приёму. Он основан на том факте, что процедуру решения ур-й Максвелла можно организовать по разному. Один из способов это "метод исключения": поле В с помощью части ур-й Максвелла выражается через E, а остающиеся уравнения сводятся к уравнению для одного только поля E. На языке картинок этот факт означает, что происхождение ЭМВ можно изобразить только в терминах ЭП E, без МП. В случае короткого вибратора это делается вот как.

Вместо того, чтобы стартовать с представления о токе в вибраторе и порождённом им МП, учтём сказанное ув. metrolog-ом: в проводнике далеко не один свободный электрон <...> все движутся по чуть-чуть <...> Важно, что в случае короткого вибратора большинство электронов движутся синфазно. По крайней мере это так для электронов в средней части вибратора; у концов вибратора движение электронов затруднено, но в средней части, хотя электроны по координате и разбросаны вдоль вибратора, они движутся чуть-чуть туда-сюда синфазно - с одинаковыми скоростями и ускорениями. Из линейности ур-й Максвелла следует "принцип суперпозиции": векторы ЭМ-поля в любом участке пространства можно представить как сумму полей, порождённых каждым зарядом отдельно. Допустим, N электронов в маленьком вибраторе движутся синфазно. Поскольку из далёкого приёмника все эти электроны кажутся заключёнными практически в одной точке, то понятно, что вектор E поля излучения (ЭМВ) в точке приёма есть сумма N штук одинаковых векторов E, порождённых каждым из синфазных электронов в отдельности.

Таким образом, задача свелась к нахождению поля излучения E, порождённого всего одним зарядиком, чуть-чуть движущимся туда-сюда, т.е. движущимся с переменным ускорением. (После чего найденный вектор E нужно будет просто умножить на N, т.е.мысленно увеличить его в N раз) "Картиночное" решение этой задачи как раз и приводилось в "лекции Синуса")):


Увеличить

А зная поле E (в точке приёма) легко дополнить эту картину изображением поля B (как обяснялось выше) :

В любом случае следует понимать, что все наши знания об электромагнетизме получены из опытов и из уравнений Максвелла, обобщающих опыты. Т.е. ур-я первичны и адекватны опытам, а наши "картинки" вторичны и грубы - картинки не могут нам объяснить чего-либо сверх того, что найдено из ур-ний Максвелла.

Vlad UR4III
Вот в лекции Вы показали, как определяется R излучения. Но это логика и математика, а какова физика процесса излучения ЭМВ? Её кто-нибудь подобно процессам в эл. лампочке знает?

Физика как раз и состоит в индукции переменных ЭМ-полей ускоренным движением зарядов и самими же этими полями (а математика это язык, наиболее адекватно, логично и детально описывающий физику электромагнетизма, ибо в бытовом языке просто нет нужных слов).

Физика излучения ЭМВ одинакова в случае вибратора и лампочки (с оговоркой: одинакова, если не учитывать квантовые свойства электронов в атомах, т.е. если считать, что в атомах электроны колеблются чуть-чуть туда-сюда, как классические материальные точки. Для качественных (не количественных) рассуждений это приближение годится).

В обоих примерах поле излучения порождается колебаниями электронов, т.е. их ускоренным движением. Но в вибраторе (коротком) мы рассматриваем только синфазную часть движения электронов и притом - на частоте генератора; соответствующее излучение когерентно - оно всё время имеет частоту генератора и вполне определённую поляризацию. На самом деле электроны в вибраторе (как и в любом куске вещества) совершают ещё и хаотическое тепловое движение. Поэтому от вибратора (как и от любого куска вещества) идёт ещё и тепловое ЭМ-излучение - в ИК-диапазоне. Его можно увидеть "прибором ночного видения", но обычно оно нас не интересует. А в случае лампочки как раз тепловое излучение нас интересует :); температура лампочки высокая, поэтому спектр её теплового ЭМ-излучения сдвинут в коротковолновую область по сравнению с ИК, т.е. - сдвинут в видимую невооружённым глазом область частот. И кроме того, поскольку движение электронов в лампочке ни в какой мере не синфазное, а хаотичное, то спектр лампочки очень широкий, причём поляризация и амплитуда световой ЭМВ хаотично и быстро изменяются.

Так что, отличие лампочного ЭМ-излучения от вибраторного только в спектре частот и в характере некогерентности (хаотичности) ЭМ-поля. Физика же процесса излучения одинакова (в пренебрежении квантовыми эффектами).

Sinus, спасибо!
У Вас замечательный и редкий талант - просто, но при этом строго и системно, объяснять сложное.

AVIAAMATOR
У Вас замечательный и редкий талант - просто, но при этом строго и системно, объяснять сложное

Согласен с Вами, все сообщения "Синуса" читаю с большим интересом.
(и не только в этой теме)

Sinus

Вы рассматривали возбуждение ЭМВ посредством изменения электрического поля.
А что будет, если я привяжу магнит на веревочку и начну его крутить?

Т.е., "мутить Эфир", как Балда воду в колодце.

Ещё немного кратко обобщу (выше об этом уже расписано подробно): электрических полей как бы есть два типа 1) статическое - берущее начало из зарядов (дивергенция Е равна заряду) 2) динамичеслое из закона Фарадея, оно без носителей, соответственно с нулевой дивергенцией, как раз то которое "отрывается". Отсюда два слогаемых в соответствующем уравнении Максвелла.
Магнитное же поле бывает только второго типа, поэтому дивергенция магнитной индукции везде равна нулю, такое поле всегда вызывается только изменением электрического поля (даже в постоянных магнитах за счет доменной ориентации электронных орбит). В своё время даже премия была учреждена тому кто найдёт "магнитный заряд" - монополь Дирака, так её и не вручили на сколько я понимаю)

metrolog

А я соорудил диполь Дирака :)
Взял рамку от ДМВ антенны и подключил её к трансиверу в СиБи диапазоне.

Sinus
Спасибо за продолжение лекции. На радиолюбительских форумах при необходимости я даю ссылку на неё, так как в радиотехнических учебниках механизм излучения подаётся весьма запутано. Но я пока полностью не удовлетворён.
Также спасибо metrolog - Магнитное же поле бывает только второго типа, поэтому дивергенция магнитной индукции везде равна нулю, такое поле всегда вызывается только изменением электрического поля
Что мне хотелось бы уточнить.
1. «Излучаются» «вторичные» поля и, поскольку изменение «первичных» полей происходит сразу подле антенны, излучение начинается не где-то в дальней зоне, а непосредственно подле вибратора. Так?
1.1. Если да, то, каким образом возникает синфазность полей в ЭМВ при отсутствии синфазности тока и заряда в самом вибраторе?
В учебниках этот момент объясняется «сложением» полей, образованных в различные моменты времени Т.е. «излученных» не одновременно. Имеем ли мы право при этом использовать для оценки величины и направления распространения энергии вектор Пойнтинга?
2. Возникновение «вторичного» поля связано с отбором энергии у «первичного» поля. Тогда, что обладает энергией: заряд, поле, и то и другое?
Я понимаю, что чётких определений терминов ЭНЕРГИЯ, ЗАРЯД и ПОЛЕ нет. Но поскольку ЭМВ обладает энергией, интересно, каким образом энергия передаётся от источника тока ЭМВ?
Поясню.
Если «первичное» поле накрепко связано с зарядом, то при излучении заряд должен потерять часть энергии, а источник каким-то образом должен восполнить потерю. Каким?
3. Может быть, я ошибаюсь, но превращение одного вида энергии в другой сопровождается потерями. Почему же превращение электрического поля в магнитное и наоборот происходит без потерь?

Вдогонку. Каким экспериментом подтверждено существование токов смещения?
Я задавал этот вопрос на форуме dxdy, ответ гласил, что уравнения Максвелла подтверждаются практикой и, следовательно, ток существует.

токи смещения подтверждаются существованием конденсаторов на сколько я понимаю :)

metrolog
токи смещения подтверждаются существованием конденсаторов на сколько я понимаю :)

Значит конденсатор обладает магнитным полем?
(если между обкладками есть ток)

Не вижу связи, хотя внутри наверное есть, раз есть изменяющееся электрическое. Формула классического плоского конденсатора верна при относительно малом расстоянии между пластинами, когда всё поле сосредоточено между ними, излучением и краевыми эффектами можно пренебречь.

metrolog
Не вижу связи

Связь есть.
У обычного тока есть магнитное поле.
Значит и у тока смещения в конденсаторе оно должно быть, но это поле еще нужно обнаружить.
(народ пытался измерить магнитное поле кустарным способом, результат получился какой-то мутный :))

Всем спасибо за добрые слова).

metrolog
Да, магнитные монополи не найдены (а магнитные диполи есть; в частности, электрон обладает наряду с эл. зарядом ещё и дипольным магнитным моментом), и поэтому нет "равноправия" между ЭП и МП. Можно даже сказать так: МП это всегда релятивистский эффект, т.е. МП так или иначе связано с движением, с относительностью. Проявляется это в том, что все формулы для МП или для магнитных моментов частиц всегда содержат множитель 1/c (правда, в СИ этот факт не виден, т.к. число 1/c "спрятано" в сишную единицу магнитного поля - в "Теслу"; но в системе Гаусса МП и ЭП измеряются одинаковыми единицами, и тогда множитель 1/c виден). Т.е., если формально устремить константу c к бесконечности, то в такой чисто нерелятивистской физике все магнитные поля обращаются в ноль.

Valery
А что будет, если я привяжу магнит на веревочку и начну его крутить?
Будет переменное МП; значит, будет и переменное ЭП; а значит будет и ЭМ-излучение. Кстати, в ближней зоне появление переменного ЭП легко понять по аналогии с работой электрогенератора. Представьте, что магнит периодически пролетает рядом с проволочным витком; известно, что тогда в витке будет индуцироваться ЭП и оно сможет возбуждать в витке ток (если виток замкнут на какую-нибудь нагрузку). ЭП и без витка индуцируется, виток лишь служит средством его обнаружения. А в дальней зоне средством обнаружения ЭМ-волны послужит антенна приёмника.

Vlad UR4III
Каким экспериментом подтверждено существование токов смещения?

Термин "существование" применительно к току смещения я понимаю так: во втором уравнении Максвелла присутствует слагаемое dE/cdt, оно называется "током смещения", и при этом система уравнений Максвелла позволяет рассчитать все электромагнитные явления в согласии с опытами. Если же вычеркнуть из уравнений Максвелла ток смещения, то изменённая так система уравнений даёт неверные решения - не согласующиеся с опытом. В частности, без члена dE/cdt уравнения не имеют решений, описывающих ЭМВ. Таким образом, вся практическая электродинамика, и в частности - вся практика передачи и приёма ЭМВ подтверждает необходимость этого слагаемого. Назвать ли этот факт "существованием токов смещения" - вопрос философский, т.е. не чётко определённый.

В таких вопросах мне помогает вот какой подход (коему я стараюсь научить и студентов). Во всякой физической задаче следует различать, не путать, явление и методы его количественного описания. Явление - это цепочка событий, процесс, который наблюдается непосредственно или с помощью приборов. Полагаю, явление существует, раз оно наблюдается. Описание же обычно содержит модельные вспомогательные понятия, элементы, которые зависят от выбранного математического языка. Часто одно и то же явление может быть описано совершенно разными математическими способами, которые, тем не менее, ведут к одинаковым предсказаниям для наблюдаемых явлений и поэтому являются эквивалентными. Вряд ли разумно предполагать, что каждому элементу придуманного нами языка должна в природе соответствовать осязаемая, материальная сущность.

Вот важный для нас пример явления: если натереть шерстью расчёску, то она притягивает мелкие бумажки: они ускоряются, подпрыгивают. Хоть это и похоже на то, как подпрыгивают куклы, когда кукловод их дёргает за ниточки, опыт не обнаружил никаких ниточек между расчёской и бумажками. Так же и в явлении притяжения (либо отталкивания) магнитов - между ними нет никаких "ниточек". Так же и включение передатчика влияет на состояние приёмника через вакуум без ниточек; здесь уже становится заметным запаздывание: прёмник реагирует на передатчик с задержкой t, пропорциональной расстоянию между ними: t=r/c. В общем, электромагнитные явления - это воздействие изменения состояния одних тел на состояние других тел на расстоянии (запаздывающее дальнодействие); оно происходит без участия каких-либо третьих тел - переносчиков взаимодейстаия, и представляет собой самостоятельное явление - т.е. не объясняется через другие известные явления.

Прочие же атрибуты в наших разговорах - о зарядах q, о полях B, E, об энергии и о её плотности потока (вектор Пойнтинга), - это элементы количественного описания ЭМ-явлений, элементы соответствующего математического языка. Не соглашусь, что чётких определений терминов ЭНЕРГИЯ, ЗАРЯД и ПОЛЕ нет. Эти понятия имеют чёткие определения, но не как осязаемые сущности или явления, а как количественные характеристики наблюдаемых явлений; т.е. эти понятия строго определяются формулами (а в опытах - подходящими процедурами измерений).

Важно понимать, что понятия ЭНЕРГИЯ, ЗАРЯД, ПОЛЕ и т.п. вне количественных задач не нужны. Ведь не найдено такого объекта или явления, на которое можно указать пальцем: "вот смотрите, это ЭНЕРГИЯ в её чистом виде, а вот, смотрите, ПОЛЕ пролетело!" Аналогично и ЗАРЯД: как некое вещество или процесс он никогда никем не наблюдался. Поэтому, если к наблюдаемой картине ЭМ-явлений мы добавим лишь слова: "воздействие расчёски на бумажку переносится полем, а поле порождается зарядом, и оно имеет энергию", то неподготовленному слушателю станет только хуже - у него появится новая забота: вообразить себе три загадочные сущности "энергию, заряд и поле". А если к тому же настаивать, что поле это "колебания некоего эфира, неизвестно из чего состоящего и неизвестно как колеблющегося", то бедолаге будет совсем плохо...

И совсем другое дело, если к картине явлений добавить количественные детали: расчёт полей и энергии, выявляющий динамику и пространственную структуру ЭМ-взаимодействия тел. Ага, говорим мы, раз бумажка (пробное тело) ускоряется в присутствии натёртой расчёски, то можно описать это явление вектором силы: F=ma, где m - масса пробного тела, a - вектор ускорения. Детальные измерения показывают, что величина силы зависит ещё и от того, насколько и чем натёрто ("наэлектризовано") само пробное тело. Чтобы учесть этот факт, вводим числовой коэффициент q - пусть он характеризует "наэлектризованность" пробного тела и по определению называется его зарядом: F=qE, где вектор E=F/q характеризует воздействие расчёски на пробное тело уже вне зависимости от заряда пробного тела. Этот вектор E и называется по определению электрическим полем в данном участке пространства. Ну, и далее подходящий математический язык конструируется в том же духе.

Вот в таком ключе (т.е. на простом количественном примере) постараюсь в будущем ответить на остальные вопросы - про излучение начинается не где-то в дальней зоне, а непосредственно подле вибратора, про почему же превращение электрического поля в магнитное и наоборот происходит без потерь и т.п.

Valery
Значит конденсатор обладает магнитным полем?

Да, обладает, при протекании через конденсатор переменного тока. Магнитное поле распределено внутри конденсатора неоднородно и зависит от частоты. На низкой частоте оно мало, поэтому его трудно измерить. Но с повышением частоты его амплитуда увеличивается и конденсатор превращается... в ЭМ-резонатор! Всё в точном согласии с практикой!

Всем, кто не знаком с этим сюжетом, очень рекомендую не полениться прочитать об этом деле в томе 6 глава 23 параграф 2 и далее "Фейнмановских Лекций по Физике" (эту книжку можно без хлопот скачать с этой страницы (ссылка) ). Доставляет немалое удовольствие))


Увеличить

Не соглашусь, что чётких определений терминов ЭНЕРГИЯ, ЗАРЯД и ПОЛЕ нет. Эти понятия имеют чёткие определения, но не как осязаемые сущности или явления, а как количественные характеристики наблюдаемых явлений; т.е. эти понятия строго определяются формулами (а в опытах - подходящими процедурами измерений).
"Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определенная величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.……………..
Важно понимать, что физике сегодняшнего дня неизвестно, что такое энергия.Мы не считаем, что энергия передается в виде маленьких пилюль. Ничего подобного. Просто имеются формулы для расчета определенных численных величин, сложив которые, мы получаем всегда одно и то же число. Это нечто отвлеченное, ничего не говорящее нам ни о механизме, ни о причинах появления в формуле различных членов."
(Ричард Фейнман)
К сожалению ссылку дать не могу, скачал из сети.

Vlad UR4III

Да, и я о том же. А ссылка уже есть выше; приведённые Вами цитаты взяты из 1-го тома гл.4 всё той же серии: "Фейнмановские Лекции по Физике".

Для начинающих физиков эти книги полезно изучить целиком. В коротких интернетных цитатах обычно нет самого главного конструктива - формул, да и акцент нередко оказывается смещённым. Ведь на самом деле Фейнман в своём тексте выделил слова что такое энергия (см. копию текста ниже). Т.е. у него (и у меня :) речь о том, что в физике энергия это не что-то "такое", не какая-то сущность, типа пилюли :-) Наоборот, энергия, и другие физические термины, это - математические величины, и они имеют определение только в виде формул. Тем самым говорится: надо меньше философствовать словами, а больше вникать в уравнения физики и в их логику. В книге как раз даётся целый ряд таких мат. определений (привожу отрывки, но подразумеваю, что заинтересованные люди отрывками не ограничиваются):


Увеличить


Увеличить


Увеличить

В том же духе вот ещё о смысле и определениях физических понятий:

Увеличить
И т.д.

Ну, ок, хорошо... Пробую подготовить подробные и понятные иллюстрации для точной картины дипольного ЭМ-излучения, со всей динамикой; если получится, выложу.

Sinus
Пробую подготовить подробные и понятные иллюстрации для точной картины дипольного ЭМ-излучения, со всей динамикой; если получится, выложу.

Иллюстрации дипольного излучения в учебниках разбираются довольно подробно, а вот с "настоящим полуволновым диполем" дело обстоит гораздо хуже :)

В учебниках стыдливо умалчивается, что у него нет ближней зоны (1/r^3).
И еще, напряженность поля и в ближней и в дальней зоне зависит только площади тока.
Получается, что излучение полуволнового диполя происходит "посредством" магнитного поля проводника с током.
(а не за счет градиента плотности заряда по длине вибратора)

Вот этот-то "Гондурас" меня сильно волнует :)

Мы не считаем, что энергия передается в виде маленьких пилюль. Ничего подобного. Просто имеются формулы для расчета определенных численных величин, сложив которые, мы получаем всегда одно и то же число. Это нечто отвлеченное, ничего не говорящее нам ни о механизме, ни о причинах появления в формуле различных членов."
(Ричард Фейнман)
А вот механизм меня и интересует.