Елементарний магнітний вібратор

Поле, що утворене елементарним кільцевим (рамочним) випромінювачем, можна досліджувати аналогічно тому, як це зроблено стосовно електричного вібратора. Але цей процес можна спростити, використовуючи результати, які вже маємо. Для цього необхідно згадати рівняння Максвела в комплексному вигляді. Зазначимо, що перше рівняння переходить в друге і навпаки, якщо здійснити перестановку та , а густину електричного струму замінити густиною формально введеного магнітного струму з оберненим знаком . Правомірність таких замін, відому як принцип переставної двоїстості рівнянь Максвелла, дозволяє задачу, яка вирішена для вектора , перевести в задачу для вектора і навпаки. Якщо в елементарному електричному вібраторі (рис. 8) густину електричного струму змінити на густину магнітного струму – , то одержимо елементарний магнітний вібратор.

Структура електромагнітного поля, котре він збуджує, зображена на рис. 14. Поле магнітного вібратора визначається в загальному випадку співвідношеннями, подібними до (77) – (82), якщо в них, у відповідності з принципами переставної двоїстості, здійснити заміну величин:

.

Очевидно, що для магнітного вібратора вектор має складові:

,

а для вектора – складові:

.

Знаючи фізичну сутність рівнянь Максвела, не важко помітити, що поле з такими складовими створюється замкненим витком з електричним струмом, що протікє по ньому (рис. 15).

Таким чином, магнітний вібратор у вигляді відрізка провідника з магнітним струмом є моделлю елементарного рамочного випромінювача, який живиться реальним електричним струмом з амплітудою . Поле магнітного вібратора відрізняється від поля електричного вібратора тим, що в ньому силові лінії вектора змінюються силовими лініями , і навпаки.

В дальній зоні поле магнітного вібратора характеризується співвідношеннями:

;

;

.

З цих співвідношень випливає, що магнітний вібратор є еквівалентом елементарного витка із електричним струмом (електричної рамки). Він характеризується такою ж діаграмою спрямованості, як і прямолінійний електричний вібратор. Тому рамка не випромінює уздовж своєї поздовжньої осі. Максимум випромінювання спостерігається вздовж горизонтальної площини рамки з електричним струмом.

Ми ознайомилися з принципами електродинаміки, розглянули основні закони статичних та динамічних полів, а також взаємозв’язок їх характеристик з параметрами відповідних джерел та оточуючого середовища. Практична значущість курсу електродинаміки полягає в тім, що її законам підпорядковуються електричні, магнітні та електромагнітні процеси в просторі та колах при наявності джерел та споживачів енергії.

Питання для самоперевірки

1. Що є джерелом вихора змінного в часі магнітного поля?

2. Назвіть наслідки зміни в часі модуля магнітної індукції.

3. Наведіть вираз, що пов’язує просторові і часові зміни електричного та магнітного полів поміж собою, а також з параметрами джерела і середовища.

4. Що є розв’язком хвилевого рівняння для вектора ? Для вектора ?

5. Назвіть умови найкращого проходження електромагнітної хвилі.

6. На що витрачається енергія джерела електромагнітної хвилі?

7. В яких напрямах і чому спостерігатиметься максимум випромінення елементарного електричного вібратора? Елементарного маг-нітного вібратора?

Дата добавления: 2015-08-09