Vlad UR4III
Привет героическому Донбассу.

Спасибо за поддержку!
На аватаре не видно, а здесь можно рассмотреть
http://sa.uploads.ru/t/ihgM8.jpg

Amw
Не обижайтесь, но я не вижу со своей стороны необходимости и возможности Вам возражать, потому что Вы и я говорим:

1) о разных физических явлениях;
2) на разных языках;
3) на разных уровнях строгости;
4) с разной целью.

Поясню, начав с последнего:

4) Не ставлю себе целью разбирать параметры антенн. Для этого есть большой раздел Антенны и фидеры.

А эта ветка - с тематикой начального образовательного характера; я пришёл сюда, чтобы попробовать поделиться знаниями об основах физики, об ЭМ-поле и о теории Максвелла, описывающей все классические ЭМ-явления. Цель свою сформулировал здесь; цитирую:

... хочется подробнейшим образом показать, что если мы имеем готовое решение ур-й Максвелла в виде явных функций B(r,t) , E(r,t), то мы знаем всё; и уже ничего не нужно фантазировать - вопросы типа "где и как зарождается излучение", как оно "отрывается от антенны", "откуда и куда течёт энергия" исчезают сами собой ...

3) Для такой цели я выбрал строгий стиль изложения: не "тро-ло-ло", а подробное описание понятий (см. например, "Часть 1" и т.д.). Доводы строю на выкладках. Результат предъявляю чётко - формулой и графиком: так что любой желающий может сам всё проверить, и дальше работать с формулой столько, сколько надо для достижения ясности. На вопросы охотно отвечу. Если кто-либо обнаружит в выкладках ошибки, и даст правильный вариант, то буду очень-очень благодарен. (А бездоказательными декларациями не интересуюсь).

2) На таком уровне строгости языком физики является математика. Людям это может нравиться или не нравиться, но адекватная альтернатива ещё не открыта. Опыт показывает, что "по интуиции" понятно рассуждать об ЭМ-полях невозможно.

Да что поля... Могу напомнить классические истории о философах и даже о Галилее (а это прародитель физики), где они запутались в двух соснах с вопросом "Что такое движение?". Путались, пока Ньютон не изобрёл "производную"; а как только он её открыл и понял, что главные свойства движения - скорость и ускорение точки - равны производным функциям от координат по времени, так стала появляться ясность. С полями аналогично: Максвелл открыл связь между полевыми функциями и их производными по времени и по координатам, и это явилось ключом к пониманию глобальной картины ЭМ-поля во всём пространстве при заданных локальных условиях. Поскольку нынче "производные" проходят в школах, то и я без оговорок пользуюсь ими в своих "сюжетах". (Нужны ещё и интегралы; в сюжете про закон сохранения энергии я уже об этом заикнулся.)

1) Явления, которые я здесь рассматриваю, это - динамика ЭМ-полей B(r,t), E(r,t) и выражающихся через них потоков энергии во всём 3-мерном пространстве. Стараюсь формулами и графиками "визуализовать" пространственную картину векторов поля, осмыслить их зависимость от времени и от расстояния между излучателем и любой точкой наблюдения поля. Мне очевидно, что ЭМ-поля в пространстве, о которых пишу я, и токи с напряжениями в "длинных линиях", о которых пишете Вы, - это разные объекты.

Sinus
Не обижайтесь, но я не вижу со своей стороны необходимости и возможности Вам возражать, потому что Вы и я говорим:
1) о разных физических явлениях;
2) на разных языках;
3) на разных уровнях строгости;
4) с разной целью.
Так я Вас поправляю пока только в той части, которая выходит за рамки поставленной Вами же задачи.
Именно тут "уровень строгости" у Вас недостаточен.
Суть проста:
Вы постулируете равенство фаз тока во всех точках диполя, затем рассказываете, как происходит излучение и из того, что энергия излучается делаете неожиданный вывод, что именно то распределение тока в полуволновом диполе и существует в реальности.
Обходитесь в своих рассуждениях без напряжения? - Ради бога, но и забывать, что тока без разности потенциалов не бывает тоже не следует. И распределенная индуктивность и емкость - неотъемлимое свойство любой "железяки"-проводника. Не хотите пользоваться этими понятиями - этого от Вас и не требуется. Но тогда не выходите за рамки элементарного проводника по которому "почему-то" течет переменный ток.
Это очень интересно и такая декомпозиция общей задачи вполне логична.

Vlad UR4III
Величина же эл.заряда электрона вне зависимости от характера его движения не изменяется. Т.е. заряд не излучает.
Какое-то время тому назад Вы так же удивлялись почему ток после нагрузки не уменьшается...
Чтобы разогнать заряд, надо затратить энергию, а при торможении заряда энергия выделяется - всего и делов.
А в каком виде выделяется - об этом нам тут и рассказывают. Подчеркиваю - только про выделение энергии.

Amw
Вы постулируете равенство фаз тока во всех точках диполя, затем рассказываете, как происходит излучение и из того, что энергия излучается делаете неожиданный вывод, что именно то распределение тока в полуволновом диполе и существует в реальности.

Ну, зачем же Вы мне приписываете то, чего я не делал?! Покажите то место, где я будто делал вывод, что именно то распределение тока в полуволновом диполе и существует в реальности. Наоборот, я привёл экспериментальные кривые, которые показывают, что в диполе не то распределение. Читайте и критикуйте внимательнее, пожалуйста.

Но тогда не выходите за рамки элементарного проводника по которому "почему-то" течет переменный ток.

Что это значит? Ничего не понял... Где я вышел, за какие рамки? Выразите эту свою мысль количественно, и покажите мне, где ошибка и подсчитайте насколько она велика (в процентах, или порядок величины погрешности оцените). Например, я же привёл экспериментальные кривые, где всё видно - насколько модель не соответствует реальному диполю. Вот и Вы учитесь чётко выражать свои идеи, а иначе это просто "тр-ло-ло".

Обходитесь в своих рассуждениях без напряжения? - Ради бога, но и забывать, что тока без разности потенциалов не бывает тоже не следует. И распределенная индуктивность и емкость - неотъемлимое свойство любой "железяки"-проводника. Не хотите пользоваться этими понятиями - этого от Вас и не требуется.

Чегой-то безнадёжно как-то... Причём тут "не хотите пользоваться"? Я же Вам объяснил, что рассматриваю ЭМ-поля в пространстве. Понимаете? Между антенной передатчика и антенной приёмника находится пустое пространство. Много-много простанства. И ни одной железяки! Вот в этом пустом пространстве и вычислены поля E и В по заданному распределению тока I в данной модельной задаче, в воображаемой модельной проволочке. И в этом же пространстве в этой же задаче вычислен поток энергии (вектор Пойнтинга). Всё! Что ещё надо для счастья в этой задачке?

Какое напряжение, где, и для чего оно нужно? Если Вы знаете какое, где, и для чего ну дык сосчитайте его сами, а я у Вас поучусь. Можете решить аналогичную задачу с учётом распределённых емкостей и индуктивностей реальных "железяк"? Прекрасно, флаг Вам в руки! С нетерпением жду от Вас решение в виде формул ЭМ-поля, графиков, в том числе анимированных; с удовольствием посмотрю, на поле векторов Пойнтинга в ближней и дальней зонах. Заранее спасибо.

Vlad UR4III
вряд ли я буду пользоваться уравнениями М практически. Хочется ухватить саму суть.

Ну и правильно. Пока у Вас там такие серьёзные события, ур-я пусть подождут. (Но советую к ним потом вернуться, без них суть ещё никому не удавалось ухватить...)

Притчей во языцах является фраза: "излучает ускоренно движущийся заряд". Но по мне термин "излучение" не вполне подходит

Ну вот, опять Вы нацелились термины менять... :) Да назовите его хоть "веником", ничего от этого не изменится. Это в стихах от удачного выбора слов красота рифмы зависит; а в физике бесполезно ковыряться в терминах. Термин "ЭМ-излучение" (radiation) стал уже исторически сложившимся стандартом для научных статей и учебников. Если будете заменять новыми словами общепринятые термины, то Вас престанут понимать.

Излучение связано с потерей энергии излучающим телом. Например, Солнцем. Или электрическим утюгом. Величина же эл.заряда электрона вне зависимости от характера его движения не изменяется. Т.е. заряд не излучает.

Не понимаю, откуда Ваша последняя фраза следует... Возьмём розетку. Пока в неё утюг не воткнули, она не излучает и энергию не теряет. Воткнули утюг, розетка (точнее электросеть) энергию теряет, утюг тепло излучает. При этом величина утюга не изменяется (ни масса ни размеры утюга не убывают, ничего вообще с ним страшного не происходит).

Так же и с электроном (это как бы утюг). Пока сторонняя сила (это как бы розетка) его не ускоряет, электрон не излучает, и ничто энергию не теряет. Ускоряем электрон, на это источник сторонней силы энергию теряет, а электрон её излучает в виде ЭМ-волны. При этом величина заряда электрона не меняется (и масса не убывает, и спин остаётся прежним, ничего вообще с ним страшного не происходит). Всё как у утюга :). Вы походу, путаете заряд и энергию, а это совсем разные величины, - энергия электрона может меняется, а заряд не меняется и никакого в этом нет противоречия.

А если серьёзнее, то напомню, почему говорят, что "излучает ускоренно движущийся заряд". Потому что в этой фразе указаны все два необходимых условия для возникновения именно ЭМ-излучения: А) частица должна быть заряженной (т.к. нейтральная частица, т.е. с q=0, не излучает ЭМ-волну) Б) частица должна двигаться ускоренно (т.к. без ускорения никакая частица не излучает ЭМ-волну). Так что, это не притча во языцах, а самая суть.

Слова же о потерях и передаче энергии, типа Излучение связано с потерей энергии излучающим телом, пожалуй, больше тянут на "притчу во языцах", потому что это общее место во всех явлениях, где действует закон сохранения энергии (А он везде действует! :).

Например, кирпич с крыши упал, землю нагрел, а излучения не возникло. Волейболист по мячу ударил, т.е. потерял часть своей энергии, мяч энергию приобрёл, полетел, потом окно разбил, и тоже потерял энергию,- вот сколько было разных превращений энергии, а ЭМ-излучения так и не возникло. Или велосипедист: педали крутил, потел, энергию терял, а ЭМ-излучения не возникло. Или болельщики на стадионе - орали, бузили, уйму энергии истратили, а ЭМ-волны не возникло. Вот и судите теперь сами, что важнее для понимания сути ЭМ-волны: разговоры про энергию или разговоры про заряд и ускорение.

Amw
... Излучает ток. Ток в проводнике один - суммарный. Только он - суммарный ток и порождает как излучение, так и нагрев проводника. Этот ток имеет свою величину и фазу в каждом сечении проводника
Vlad UR4III
Согласен.

Ну и зря Вы так безмолвно с ним согласились. :-)) Возьмите проводник, и пропустите через него постоянный ток. И тогда будет у Вас "ток в проводнике один", будет и нагрев проводника. А излучения, как известно, не возникнет!

Вот подумайте хорошенько над этим: почему постоянный ток не излучает. А излучает только переменный ток. Причём, любой переменный ток излучает, лишь бы он был переменным. Стоячий, не стоячий, хоть лежачий - не важно, вообще любая фигня с переменным током (электробритва, зарядное устройство, фонарь на улице, искра в плохом контакте, всякая цифровая, то бишь импульсная, техника, строчник телевизора) - всё это прекрасно излучает, без всякой настройки КСВ, без подгонки "в резонанс", в пол-длины волны или в L/3 или вообще какой угодно длины, и оно уже весь эфир в городах засрало будьте-нате, извиняюсь... )) Не слушайте, что Вам говорят люди, не отличающие заряд от напряжения, не отличающие волну тока в проводе от ЭМ-волны в пространстве. Никого не слушайте, меня в том числе. А просто подумайте сами - почему постоянный ток не излучает, а переменный излучает, и что такое вообще ток?

И тогда Вы поймёте, что ток это, почти что скорость движения заряженных частиц. Постоянный ток - значит, постоянная скорость, - значит ускорение равно нулю, а потому и нет излучения. Переменный ток - значит, переменная скорость - значит, ускоренное движение зарядов, - значит будет излучение!

Короче, суть ЭМВ (если говорить о ней без ур-й М.) сводится к картинке, связывающей вектор эл. поля ЭМ-волны в точке приёма с вектором ускорения электрона в излучателе. Эту связь и суть мы с Вами уже "проходили":

http://www.radioscanner.ru/uploader/2012/4_1_em-pole_dipolja.jpg

И уже "проходили", как с помощью ускорений объясняется излучение антенны, и отсутствие (почти что) излучения фидера; это же объяснение выявляет разницу между фидером (длинной линией ) и антенной, Вы только хорошенько над этим подумайте САМИ:

http://www.radioscanner.ru/uploader/2012/4_2_em-pole_dipolja.jpg

Sinus
Ну, зачем же Вы мне приписываете то, чего я не делал?! Покажите то место, где я будто делал вывод, что именно то распределение тока в полуволновом диполе и существует в реальности.
Показываю. Распределение тока - пусть, а вот фаза между ним и зарядом - принципиально.
С этой точки зрения 90-градусный сдвиг фазы тока и заряда вообще не причём: с ним связан лишь такой же сдвиг фазы между магн. полем B вблизи провода (оно синфазно с током) и поперечной к проводу составляющей ближнего поля Е (она синфазна с зарядом).
Вы сделали необоснованный вывод, о сдвиге фазы между B и E. Думаю, вследствие неправильных или неправильно понятых рисунков в учебниках.

Что это значит? Ничего не понял... Где я вышел, за какие рамки?
Вышли за рамки "излучения беск.малого проводника". Думаю Ваши рассуждения о том, как излучает проводник конечной длины, если распределение тока и напряжение в нем такое, какое Вам захотелось - не имеет смысла, и может только испортить начатое Вами благое дело.

Ну и зря Вы так безмолвно с ним согласились. :-)) Возьмите проводник, и пропустите через него постоянный ток. И тогда будет у Вас "ток в проводнике один", будет и нагрев проводника. А излучения, как известно, не возникнет!
Из моих слов не следует, что постоянный ток излучает. Моя фраза, что "ток излучает", означает, что без тока нет излучения. А что он в наших разговорах переменный не обязательно на каждом шагу подчеркивать.

...поток реактивной мощности, «гуляющей» туда-сюда вдоль провода. Кстати, это «гуляние» и впрямь аналогично поперечной волне в линии, которая лишь бегает туда-сюда между концами диполя, но никуда не излучается.
Именно этот поток реактивной мощности в проводнике и есть самое главное, именно он создает основную часть того тока, происхождение которого Вас не интересует и от которого зависит излучение.
И не надо так "походя" пренебрежительно высказываться о "нашей прекрасной" реактивной мощности.
(Кстати, и бегает она не между концами диполя, а между концами и серединой в полуволновом диполе, или в общем случае - между пучностями и узлами.)

Sinus:
1 ...лишь бегает туда-сюда между концами диполя, но никуда не излучается.
2 Причём, любой переменный ток излучает, лишь бы он был переменным. Стоячий, не стоячий, хоть лежачий - не важно

Не слушайте, что Вам говорят люди, не отличающие заряд от напряжения, не отличающие волну тока в проводе от ЭМ-волны в пространстве.
Это, конечно, не про меня... Заряд может быть без емкости, наличие заряда не вызывает разности потенциалов, напряжения и т.д...
Уж про "волну" тока в проводе даже и острить не хочется.

...это же объяснение выявляет разницу между фидером (длинной линией ) и антенной...
Абсолютно никакой разницы нет. В доказательство этого и фидеры и антенны прекрасно решаются через "ур-я М." численным методом. И не надо там выдумывать распределения токов - достаточно задать геометрию и источники напряжения. (Можно, кстати, вместо источников организовать и облучатель.)

Sinus
Чегой-то безнадёжно как-то...
Действительно. Разговор о механизме излучения проводника с током, я считаю, Вам удался. Поздравляю.
Хотя большинство слушателей вряд ли чего поняли - в лучшем случае промолчат, в худшем - произнесут какие-то слова, чтобы другие подумали, что они что-то поняли...

Что касается представления о работе антенн и фидеров, сам механизм излучения понимать вовсе не обязательно - достаточно помнить, что переменный ток теряет энергию не только на нагрев проводника и диэлектрика, но и на излучение.
Главное в антеннах - распределения тока и напряжения в установившемся состоянии, которое приближенно
может дать теория длинных линий, а более точно MMANA. Для понимания физического смысла полезно помнить эквивалентную схему линии, как совокупности элементарных RGLC звеньев. Тогда все те же самые решения можно получить методами электротехники.
Эта же эквивалентная схема в полной мере справедлива и для антенн, но практическое её использование затруднено непостоянством параметров RGLC звеньев.

Sinus
1.Я хотел бы чтобы Вы не слишком отклонялись от выбранного направления лекции, реагируя на наши вопросы и замечания. Хотелось бы увидеть её логичное окончание. Для всех будет польза.
2.Вы, как физик, судите о нас радиолюбителях довольно строго. Ну, такие мы "уроды", что не обучались электродинамике, а читали книги по радиотехнике и вряд ли большинство из нас бросятся её изучать. Поэтому, первое - ваша лекция нужна, второе - нужно и простое объяснение процессов, сути. С вашим утверждением, что без расчётов электродинамику не освоить - я согласен. Но, что без расчётов невозможно понять её суть - нет.
Чтобы не загромождать тему приведу ссылку, где изложено другими словами, каким образом энергия источника "попадает" в приёмную антенну. Радует, что Мунин меня не зарубил.
http://dxdy.ru/topic83459.html
Жду продолжения.

Sinus
Похоже, дело ваше почти безнадежное, можно сказать - Сизифов труд ):.
Amw: "Главное в антеннах - распределения тока и напряжения в установившемся состоянии, которое приближенно
может дать теория длинных линий, а более точно MMANA. Для понимания физического смысла полезно помнить эквивалентную схему линии, как совокупности элементарных RGLC звеньев. Тогда все те же самые решения можно получить методами электротехники."

Хрен этих схемотехников с места стронешь. Стоят намертво, как Нина Андреева, принципами не поступятся.
За напряжение жизнь отдадут.

fil
За напряжение жизнь отдадут.
А не Вы тут когда-то с Макаркиным ни на жизнь, а насмерть рубились по поводу питания антенны с торца мерцающим зарядом, без тока? Извиняюсь, если спутал.
При чем тут режим в линии, антенне, о которых я говорю и излучение, о котором говорит Sinus?

Стоят намертво, как Нина Андреева, принципами не поступятся.
С "Нинами" лучше себя сравнивайте - по количеству эмоций очень похожи. А мои принципы тут ни при чем.

Amw
Извиняюсь, если спутал.
Похоже, что спутал.

fil
Благодарю за понимание. ;)

Похоже, дело ваше почти безнадежное, можно сказать - Сизифов труд ):.

Чёрт его знает... Может быть, и не совсем Сизифов... Говорят ведь, что всё познаётся в сравнении. Конечно, упрямцам, которые своё незнание физики возвели в принцип, да ещё другим внушают, будто знать её не обязательно, все эти труды - "не в коня корм" :) Но, вдруг наши странички читают какие-нибудь два-три толковых студента, которым "в корм" всё, и тогда они имеют здесь возможность своими глазами сравнить, что чего стоит; и сделают свой выбор.

К тому же, мне и самому интересно всё это продумывать снова и снова. "Повторенье мать ученья":)

За напряжение жизнь отдадут.

Это результат бездумной зубрёжки, причём лишь отрывочных сведений. Может быть, такие ребята и не виноваты, - просто их так учили... Как говорил Козьма Прутков: "человек что колбаса: чем его набьют, с тем он и ходит". Но, имхо, этот афоризм всё-таки шутка (с долей правды :). Пол-правды. А вся правда в том, что тому, кто хочет учиться, никакие учителя и учебники не помеха. От человека зависит, станет он закрывать глаза ладошками, или будет смотреть во всю даль до упора.

Собсно, физика не только не отрицает понятие "напряжение", а наоборот - именно физика, с помощью ур-й Максвелла это понятие определяет, и выясняет, где, как и для чего его следует вычислять/измерять, а где оно теряет смысл. (К этому, надеюсь, мы здесь вернёмся, когда дойдём до более подробного разбора ур-й Максвелла).

Vlad UR4III
Вы, как физик, судите о нас радиолюбителях довольно строго. Ну, такие мы "уроды", что не обучались электродинамике, а читали книги по радиотехнике и вряд ли большинство из нас бросятся её изучать

Нет, я (и физики) не сужу строго о радиолюбителях, и никогда не называю их "уродами")) Наоборот, люблю радиолюбителей и всё, что связано с радио (и страдаю от того, что вымирает "аналоговое" радиовещание и "аналоговое" радиолюбительство... и уже не услышать, как в счастливом детстве, весь мир на самодельный двух-транзисторный приёмничек с одним контуром и положительной обратной связью, с проволочкой под потолком комнатки в роли антенны...)

Но невольно поддаюсь отрицательным эмоциям, если люди напористо и многократно выступают не с обоснованным результатом анализа, а с голословными декларациями неверных тезисов. Притом такие люди никакой аргументации (кроме самих этих деклараций) не приводят; ну, или выдёргивают цитаты из разных мест разных книжек, не вникая в контекст. А когда я пытаюсь дать им детальное обоснование, что откуда и почему (т.е. самую суть!) - они игнорируют объяснения на том основании, что, мол, знать это необязательно... Это тупиковые диалоги. Да, впредь буду стараться не проявлять эмоций, и не ввязываться в никчёмные споры.

Т.е. пусть каждый радиолюбитель для себя сам решает: оставаться ли на первоначальном пятачке своих знаний (достаточных для радиодела, но явно недостаточных для выяснения природы физических явлений), или загрузить себе в мозг более обширную информацию с более общими понятиями. Если Вы просите меня искать вместе с Вами какую-то новую сермяжную правду на старом пятачке, то я пас; там уже ничего не выловить...


С вашим утверждением, что без расчётов электродинамику не освоить - я согласен. Но, что без расчётов невозможно понять её суть - нет.

Вы же умный человек. И темой ЭМВ интересуетесь давно. Следовательно, Вы уже давно бы поняли суть без расчётов, если бы это было возможно.

Но тогда бы Вы не задавали здесь вопросы о сути, а наоборот, всем всё легко бы объясняли. Раз этого не происходит, значит, что-то не верно в исходных посылках...

Sinus
Наоборот, люблю радиолюбителей

Радиолюбитель - это Враг Народа! (по определению)
Так ведется исстари, можно спросить у жены радиолюбителя или у начальника, пригревшего у себя радиолюбителя.
(исчезнувнушие радиодетали начальник точно знает, где надо искать).

выступают не с обоснованным результатом анализа, а с голословными декларациями неверных тезисов

А как быть бедному радиолюбителю, когда в большинстве учебников нарисована картинка, как длинная линия при раздвигании проводов постепенно превращается....., превращается..... в антенну ?

Valery

Да, правильно написано - превращается в антенну. А не остаётся длинной линией. Поэтому бедный радиолюбитель должен смекнуть: мол, ага, значит, и теория длинных линий должна превратиться во что-то новенькое.

Ну, и тогда радиолюбитель продолжает соображать примерно так. Почему длинной линии сойственна погонная ёмкость? Потому что в длинной линии эл. поле (а значит и его энергия) сконцентрировано между проводами, а вдали от линии его практически нет, - это слегка похоже на эл. поле E в конденсаторе с некоторой ёмкостью. Аналогично, и магнитное поле в линии сосредоточено вокруг проводов - т.е. его энергия как бы "сидит в заточении", как в катушке индуктивности. Для полей длинная линия это как бы такая длинная тюрьма, тоннель.

В конденсаторе энергию эл. поля можно выразить через ёмкость и напряжение на обкладках: (C*U^2)/2. В катушке энергию магнитного поля можно выразить через индуктивность и ток: (L*I^2)/2. Значит, и в длинной линии можно вместо динамики полей вести речь о динамике напряжения U и тока I в распределённых вдоль линии С и L. А про несчастные поля забыть; как и в теории цепей. Отсюда -"телеграфное ур-е" и все его следствия.

Но когда мы развернули провода, превратив фидер в антенну, то всё - прежней картине финиш: джин выпущен из бутылки! Поля выпущены на свободу - в пространство без всяких L и C , на все четыре стороны! И значит, они теперь покажут нам свою истинную сущность!

Ну, и поняв это, бедный радиолюбитель идёт читать учебник по электродинамике (сперва понурившись, но потом всё более радостно, с предвкушением удовольствия от новых знаний). Как-то так примерно...

Sinus
Конечно, упрямцам, которые своё незнание физики возвели в принцип, да ещё другим внушают, будто знать её не обязательно...
Это результат бездумной зубрёжки, причём лишь отрывочных сведений. Может быть, такие ребята и не виноваты, - просто их так учили... Как говорил Козьма Прутков: "человек что колбаса: чем его набьют, с тем он и ходит".
Ага. А теперь они ещё и других также учат. Да ещё хамить понемногу начинают - поддержку почувствовали.
Разочарую Вас - такие вещи большинством голосов не решаются.

...люди напористо и многократно выступают не с обоснованным результатом анализа, а с голословными декларациями неверных тезисов.
Например:
...это же объяснение выявляет разницу между фидером (длинной линией ) и антенной...
Ну и где Ваш "обоснованный результат анализа, а не голословная декларация этого неверного тезиса."?

Советую Вам особо-то нос не задирать, а научиться пользоваться MMANA - она для Ваших теоретико-педагогических упражнений то же самое, что для настоящего физика эксперимент. Поможет избежать по крайней мере крупных промахов.

Александр!
Ну, Вы фактами кройте. Хотя бы из той же ММАНЫ. А так... Всё-таки Синус делает полезное дело. Не надо ему мешать. Соглашаться с ним или нет - это другое, каждый решает сам.

Sinus
Но когда мы развернули провода, превратив фидер в антенну, то всё - прежней картине финиш: джин выпущен из бутылки! Поля выпущены на свободу - в пространство без всяких L и C

Не соглашусь :)

Без С, потусторонняя сила (ЭДС) не сможет тягать заряды из провода.
Здесь очень хитрый момент - это превращение неведомой силы (химической, механической, электрической и т.д.) в электростатику ("динамическую").
Без распределеннной емкости не может быть антенны!
(типа симметричной вибратор)

И еще, отражение волны от концов вибратора (не знаю, какая это волна в проволоке, но она есть).
Без аналога длинной линии объяснить тяжело.
(бедному Владу этот Гондурас не дает покоя много лет :))

Sinus
Вы же умный человек. И темой ЭМВ интересуетесь давно. Следовательно, Вы уже давно бы поняли суть без расчётов, если бы это было возможно.

Но тогда бы Вы не задавли здесь вопросы о сути, а наоборот, всем всё легко бы объясняли. Раз этого не происходит, значит, что-то не верно в исходных посылках...

Спасибо за комплимент, но всё сложилось в правдоподобную картину лишь недавно, в т.ч. благодаря вашим лекциям. Более подробно опишу на QRZ.RU. Здесь лишь выложу основные моменты. Я их ранее приводил, но Вам они почему-то не нравились. Я понимаю, что ваша картина рисуется от уравнений М. Мне в сети как-то попалось вот это высказывание: "Физика - это набор математических моделей, позволяющих предсказывать результаты опытов и проектировать технические устройства." Но построение модели начинается с некоторых предпосылок. По моему мнению, в модели передачи энергии от передающей антенны в приёмную использованы следующие предпосылки.

1.Есть факт существования электрического заряда и его поля. Поле - это пространство приложения сил. Вот действует на пробный заряд сила, а почему никто не знает. Феномен, данность. Материальный посредник, передающий энергию от передатчика к приёмнику, не обнаружен.
2.Сила, действующая на заряд электрона в приёмной антенне со стороны поля, зависит от величины заряда в передающей антенне. Или по-другому, напряженность поля зависит от величины заряда. Про расстояние между антеннами пока умалчиваем.
3.Форма силовых линий движущихся электронов передающей антенны зависит от скорости их движения. Доступно изложено у Парселла. (Кстати, у него заряды движутся со скоростью близкой к скорости света, чего нет у электронов антенны. Хотелось бы, чтобы этот момент Вы отразили в лекции). При ускоренном движении электронов силовые линии поля изгибаются, тем самым увеличивается напряженность поля и уменьшается её спад в зависимости от расстояния.
4.Заряд электрона при его движении остаётся постоянным, а изменение напряженности его поля обусловлено характером его движения.

Всё.

Теперь можно изложить модель передачи энергии от передающей в приёмную антенну, доступную пониманию радиолюбителя.

Источник переменной эдс вызывает появление переменного электрического поля вдоль провода антенны. Под действием этого поля свободные электроны начинают колебаться (двигаться с ускорением). Вследствие этого, изменяется конфигурация силовых линий суммарного поля в пространстве. Это приводит к периодическому изменению напряженности поля, которое, достигнув приёмной антенны, вызывает аналогичный сдвиг (колебания) её свободных электронов.

Как видим, прямого излучения энергии в этой модели нет. Двигая заряд в передающей антенне, мы ни как не влияем на его величину. Изменение же напряженности поля зависит только от характера этого движения. В сумме энергия источника тратится на движение заряда в передающей антенне и аналогичного заряда в прёмной антенне, как если бы они были связаны некой жёсткой связью. (Палкой или кочергой. Hi-hi !) Просто поле выступает в виде посредника (палки).

Vlad UR4III

В качестве краткого словесного описания самых крупных черт ЭМ-картины этот Ваш текст уже, имхо, хорош; тем более, если Вас самого такой взгляд устраивает.

Если не будете останавливаться на достигнутом, то следующий шаг - это осмысление векторного характера полей (это потребуется для обсуждения понятия "поляризация" ЭМВ). Ну, а для понимания таких вопросов как: почему размеры и формы элементов излучателя влияют на пространственную картину распределения ЭМ-излучения ("диаграмма направленности"), потребуется ещё и понятие "фаза" для разных слагаемых в ЭМ-поле. Здесь мы это ещё не успели разобрать.

Если же задумаете заняться детальной картиной ЭМ-поля в "ближней зоне", то... то, имхо, эту тему лучше отложить, как говорится, в долгий ящик. Такая тема не для начинающих. (Тут два варианта: либо просто созерцать результаты численных расчётов в MMANA, либо научиться понимать формулы учебных аналитических моделей - но они даже в самых упрощённых вариантах сложны "для радиолюбителя". К тому же, как Вы уже здесь убедились, некоторые радиолюбители вообще не приемлют разбор аналитических моделей ЭМ-поля, считают такие решения "промахом", "ошибкой").


Теперь ещё по тексту:

Кстати, у него заряды движутся со скоростью близкой к скорости света, чего нет у электронов антенны. Хотелось бы, чтобы этот момент Вы отразили в лекции

Дык, а чего тут отражать? Дело лишь в том, что если изгибы силовых линий рисовать для реальной скорости электрона и радиуса сферы r=ct, то они получатся такими маленькими, что их и в микроскоп не разглядишь. Вернее, их и художник-то не изобразит, такие они маленькие. Но они есть, и это самое важное. Поэтому в учебниках рисуют крупные изгибы, чтобы читатель их увидел и понял, о чём речь вообще в принципе. Ну, а если такой чертёж понимать как реальный, то получается, что там нарисован электрон, мчащийся с бешеной скоростью. Относитесь к этому как, например, к рисункам, изображающим атом; мы же понимаем, что на самом деле атом не бывает такой большой, как на рисунках в книжках.

Как видим, прямого излучения энергии в этой модели нет <...> <...> как если бы они были связаны некой жёсткой связью. (Палкой или кочергой. Hi-hi !)

Правильнее сказать, не жёсткой связью, а напротив, - упругой (не палкой, а пружинкой). Потому что в пространстве между передающей и приёмной антенной ЭМ-поле есть в каждый момент времени, а там где поле есть, там и его энергия есть (она выражается через квадрат напряжённости поля). Поэтому пространство, заполненное ЭМ-волной, скорее аналогично сжатой или растянутой пружине, чем кочерге. И во-вторых, пружина, в отличие от кочерги, передаёт воздействие с запаздыванием, а это как раз справедливо и для ЭМ-волны: приёмник принимает сигнал передатчика тоже с запаздыванием. Так что, пружина лучше походит.

Valery
Без распределенной емкости не может быть антенны!
(типа симметричной вибратор)

Закрываю глаза на "лозунговость" этой фразы про ёмкость и пытаюсь понять, о чём идёт речь. Главный вопрос: что Вы называете ёмкостью (и обозначаете как С)? (без ответа на него, я ничего не смогу сказать). Поскольку Вы этого не объяснили, пробую перебирать варианты:

1-й вариант, на уровне интуитивного восприятия:
Слово "ёмкость" ассоциируется с каким-то сосудом, бутылкой, банкой... О! Лейденская банка, то есть - конденсатор! На обкладках такой ёмкости хранится заряд. И у вибратора тоже есть две половинки, на которых появляется заряд. Причём, как мы знаем, в вибраторе заряд распределяется по длине; значит, с этой точки зрения антенна это распредлённая ёмкость для заряда.

Да, точно. При таком материальном толковании слова "ёмкость", как вещи, в которой распредеяется заряд, очевидно: антенна есть распределённая ёмкость.

Но... тогда выходит, что "без антенны не может быть антенны!" - вот такую бесспорную истину означает та фраза...

2-вариант, количественный:
А ну-ка, пусть теперь слово "ёмкость" означает не сам конденсатор, а его числовую характеристику С. Тогда как она определяется? Для антенны я знаю (из модельных решений у. М) картину распределения заряда q и картину перпендикулярного к проводу эл. поля Е. Видимо, мне нужно найти какую-то связь между этой картиной заряда q, картиной поля Е и энергией W этого эл. поля. Для обычного кондюка мы имели бы: W=CU^2/2 , где напряжение U=q/C, т.е. энергия кондюка с зарядом q есть W=q^2/(2C). Да, формула типа этой подойдёт для определения С антенны, потому что я знаю поле Е и смогу вычислить его энергию W, приходящуюся на единицу длины вибратора (для этого надо будет вычислить интеграл по объёму вокруг элемента длины провода от плотности энергии, т.е. от Е^2, и, может быть, взять его среднее за период времени).

Итак, да, через известную картину q и E можно вычислить энергию W, и тем самым вычислить распределённую C (как коэффициент 1/2C в формуле, связывающей распределённые по длине антенны W и q^2). Отлично! Но... зачем мне эта С? Что нового я узнаю о поле антенны, если я уже и так знаю картину заряда q и поля Е, которыми определяется такая C? В этом варианте выходит, что тот "лозунг" означает - "без заряда и эл. поля не может быть антенны." Что ж, тоже бесспорно: чтобы антенна работала, в ней должен колебаться заряд, а тогда и поле Е будет колебаться...

3-вариант, количественный, в духе теории цепей:
Какие ещё определения С я знаю? Через импеданс! В случае обычного кондюка его импеданс есть Z=1/(jwC), где w- частота. Импеданс Z(w) любой цепи можно определить через комплексную АЧХ цепи. Или через комплексную мощность P и ток I, по формуле типа P=(I^2)Z. Да, формула типа этой подойдёт и для антенны: мощность можно вычислить через вектор Пойнтинга по известному ЭМ-полю антенны, ток в антенне тоже известен. Только будет много мороки, т.к. чтобы найти импеданс Z(w) как функцию частоты, придётся вычислять распределение тока и поля помногу раз - для разных частот. Т.е. надо как бы "снять АЧХ" антенны.

Допустим, это сделано: получена зависимость Z(w). А как же найти ёмкость антенны? Ведь в общем случае функция Z(w) может оказаться какой-то сложной и не иметь чисто ёмкостного вида 1/jwC или чисто индуктивного jwL. Видимо, надо будет разлагать Z(w) по степеням w, и если среди всевозможных членов разложения обнаружится слагаемое, пропорциональное 1/jw, то коэффициент при нём можно считать равным 1/C.

Итак, если искомая С как-то так связана с "АЧХ" антенны, точнее, - с импедансом Z(w), то "лозунг" гласит: "без импеданса нет антенны". Хм... в этом что-то есть. Правда, тут речь идёт уже не о распределённой величине, а об импедансе всей антенны. И он может иметь также индуктивный характер, или даже зависеть от частоты по закону "ни кофе ни какао, ни рыба ни мясо" (или не может? Признаюсь, в такие дебри теории антенн я ещё не забирался...)

На этом мои познания о ёмкостях заканчиваются. А думать о попытках обобщения понятия "ёмкость" на дальнюю зону я даже и не смею: ведь там, вдали от антенны, в пустом пространстве с ЭМ-волной, нет ни зарядов, ни токов, а есть только в чистом виде энергия ЭМ-поля и её спутник по жизни вектор Пойнтинга. Это я имею ввиду, когда говорю, что в свободном пространстве нет ни L, ни С.

В итоге, делаю следующие выводы (для меня не новые): 1) Если найден ток и заряд в проводе антенны и по ним вычислены окружающие антенну поля, то в этой картине уже содержится вся полная информация; никаких новых сущностей не требуется. По этой картине можно вычислять всякие дополнительные характеристики антенны - распределённую ёмкость и индуктивность провода, а также импеданс Z, - если их для чего-то надо будет знать. 2) Конкретный разговор о таких делах невозможен короткими фразами: то, что не досказал один из собеседников, придётся угадывать другому. Лучше сразу говорить на языке формул.

Sinus
В помощь вашей неравной борьбе с воинствующими радиолюбителями привлекаю классиков, то бишь стр. 92-97 из книги Пистолькорса "Антенны". Собственно, хотел примерно это написать сам, но лучше классика не скажешь!
Прошу всех внимательно прочесть. Здесь то же, что излагал Sinus, но может быть, в более доступной форме. Извиняюсь, не знаю, как картинки расположить по горизонтали друг за другом, а то очень длинное сообщение выходит.

Увеличить

Увеличить

Увеличить

Увеличить

Увеличить

Увеличить

fil

Спасибо.

Отлично изложенный материал.
Очень хорошее дополнение к лекциям Sinus'а.

fil

Большое спасибо! То что надо, и очень ясно. Действительно классика.


Valery
Очень хорошее дополнение
Наоборот. Книга - основа самообразования; а "лекции" это дополнение))

fil
Спасибо. Более краткая выжимка из Белоцерковского.
http://sb.uploads.ru/t/KgHiQ.png
http://sa.uploads.ru/t/B5QGY.png

Sinus
Главный вопрос: что Вы называете ёмкостью (и обозначаете как С)? (без ответа на него, я ничего не смогу сказать

Вот мой ответ :)

1. Я подсоединяю батарейку к конденсатору.
Возникает импульс тока, на пластинах конденсатора появляется заряд.
Т.е., батарейка "видит" емкость.

2. Подсоединяю батарейку к клеммам антенны.
Возникает импульс тока.
Вопрос, что "видит" батарейка?
(мой ответ очевиден :))

3. Подсоединяю трансивер к клеммам антенны.
Антенна дипольного типа, клеммы питания находятся на Земле, один конец антенны у меня закреплен на Марсе, а другой на Венере.
Вопрос, что "видит" трансивер в течение первых 10-ти минут после включения?
(мой ответ очевиден :))

Valery

Теперь понятно.)) Ответ: во всех случаях батарейка "видит" комплексный импеданс Z(w) некоего двухполюсника.

Внезапное подключение батарейки это подача напряжения в форме ступеньки; после чего клеммы 2-полюсника остаются закороченными через низкое внутреннее сопротивление батарейки. Фурье-амплитуда U(w) ступеньки имеет широкий спектр ~ 1/jw. Через батарейку потечёт ток I(t), который есть импульсный отклик 2-полюсника на ступеньку. Комплексная фурье-амплитуда тока определяется импедансом: I(w)=U(w)/Z(w).

Другими словами, ступенька напряжения на клеммах 2-полюсника возбудит в нём переходной процесс в виде суммы колебаний тока на всех собственных частотах 2-полюсника. В нашем примере 2-полюсник = антенна + пространство вселенной. (Кстати, можно придумать аналогичный пример, но не с бесконечным пространством, а с резонатором тех или иных размеров, а антенна в нём играет роль петли связи).

Навскидку я не назову импеданс Z(w) антенны, но думаю, что в этой задаче антенна отчасти подобна колебательному контуру или системе контуров, или длинной линии - с набором собственных частот, которые зависят от размеров антенны и от её геометрии. Ступенька напряжения на входе возбудит затухающие собственные колебания тока. Вследствие излучения энергии в пространство затухание обязательно будет иметь место.

Если антенна большая (Марс-Венера), то это просто значит, что её основная собственная частота очень низкая. Поэтому у тока I(t) переходного процесса будет очень низкочастотная гармоника.

Sinus
что в этой задаче антенна отчасти подобна колебательному контуру или системе контуров, или длинной линии - с набором собственных частот, которые зависят от размеров антенны и от её геометрии.

Вот и вылезла длинная линия :)

Ответ: во всех случаях батарейка "видит" комплексный импеданс Z(w) некоего двухполюсника

Я считаю, что батарейка увидит активное сопротивление, равное волновому сопротивлению воображаемой длинной линии.
Только после отражения от разомкнутого конца линии возможны варианты входного импеданса.
А как объяснить момент включения синусоидального колебания в симметричный вибратор (что видит мой трансивер) с помощью уравнений Максвелла объяснений не нашел.
Вот длинная линия - это пожалуйста :)

Sinus, я никогда не был приверженцем объяснения работы антенны с помощью длинных линий!
(здесь присутствуют свидетели этой Еговы :))

Если взять еще круче, то я считаю, что телеграфные уравнения, полученные с помощью ущербной электротехники, которые дают решение, совпадающее с решением по формулам электродинамики, являются полной ХАЛТУРОЙ!
(это про сосредоточенные емкости и индуктивности)

Вы на это тоже намекали :)))

Свидетельствую!