Дальня зона

Використовуючи геометричну ознаку дальньої зони (), спростимо співвідношення (79) – (81), нехтуючи в квадратних дужках доданками вищих степенів. Одержимо такі співвідношення для проекцій векторів і в сферичних координатах:

- азимутальна складова вектора напруженості магнітного поля

; (86)

- радіальна складова вектора напруженості електричного поля

;

- меридіанальна складова вектора напруженості електричного поля

. (87)

Порівнюємо між собою максимально можливі значення та :

.

Отже, в дальній зоні значенням в порівнянні з можна нехтувати. Таким чином, поле електричного вібратора в дальній зоні практично містить лише складові та . При цьому фронт хвилі на відстані можна вважати плоским, оскільки в обмеженому тілесному куті його кривизна нехтовно мала. Силові лінії магнітного та електричного полів в дальній зоні є замкненими кривими. Вони "відірвані" від електричного вібратора. Тому електромагнітне поле, що ними відображується, має можливість повільно поширюватися у просторі як поперечна електромагнітна радіохвиля.

Структура електричного та магнітного полів у дальній зоні електричного вібратора зображено на рис. 11.

Змінюючись з часом, електричне поле визначає величини струмів зміщення – струми в діелектрику, навколо яких у відповідності з першим рівнянням Максвела виникає вихрове магнітне поле, яке не пов’язане з вібратором. В свою чергу, змінюючись з часом, магнітне поле, у відповідності з другим рівнянням Максвела, збуджує вихрове електричне поле і т.п. Таким чином, в дальній зоні виникає електромагнітне поле, яке було збуджене вібратором, але в подальшому не пов’язане з ним і існує як хвильовий процес. Тому дальню зону називають хвилевою зоною. З порівняння співвідношень (86) та (87) випливає, що в дальній зоні вектори та при рівних умовах синфазні. Отже, модуль вектора Умова–Пойнтінга змінюється з часом, але вже без зміни знака (рис. 12). Середнє за пері­од значення модуля вектора відмінне від нуля, що свідчить про процес переносу енергії уздовж напрямку .

Тому дальня зона, в якій відбувається перенос енергії електромагнітної хвилі, називається також зоною випромінювання. Поперечні складові та зв’язані між собою хвильовим опором

.

Оскільки значення та завжди відомі, то при дослідженні електромагнітного поля в дальній зоні достатньо одержати відомості про складову (77). З цього співвідношення слідує, що залежить від , , але не залежить від .

Дослідимо залежність від кута при . Для цього введемо позначення:

і запишемо співвідношення (87) у вигляді:

.

Звідси знаходимо безмірну функцію

,

яка має назву нормованої характеристики спрямованості вібратора. Її об’ємне графічне зображення, яке називається нормованою діаграмою спрямованості, зображено на рис. 13.

Нормована, тобто приведена до максимуму, діаграма спрямованості характеризує залежність напруженості поля від напрямку на точку спостереження незалежно від відстані до неї. В горизонтальній площині незалежність від кута визначає кругову форму діаграми спрямованості.

Дата добавления: 2015-08-09