6968

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя

Доклад

Физика

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя Диполь идеализированная система, служащая для приближённого описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора...

Русский

2013-01-11

19.49 KB

27 чел.

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя

Дипо́ль — идеализированная система, служащая для приближённого описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора и отбрасывании всех членов выше первого порядка. Полученные функции будут эффективно описывать поле в случае, если:

  1. размеры излучающей поле системы малы по сравнению с рассматриваемыми расстояниями, так что отношение характерного размера системы к длине радиус-вектора является малой величиной и имеет смысл рассмотрение лишь первых членов разложения потенциалов в ряд;
  2. член первого порядка в разложении не равен 0, в противном случае нужно использовать приближение более высокой мультипольности;
  3. в уравнениях рассматриваются градиенты потенциалов не выше первого порядка.

Типичный пример диполя — два заряда, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся на расстоянии друг от друга, очень малом по сравнению с расстоянием до точки наблюдения. Поле такой системы полностью описывается дипольным приближением.

Простейшим излучателем электромагнитных волн является электрический диполь, электрический момент которого изменяется во времени по гармоническому закону

р = р0coswt,

где р0 — амплитуда вектора р. Примером подобного диполя может служить система, состоящая из покоящегося положительного заряда +Q и отрицательного заряда -Q, гармонически колеблющегося вдоль направления р с частотой w.

Задача об излучении диполя имеет в теории излучающих систем важное значение, так как всякую реальную излучающую систему (например, антенну) можно рассчитывать рассматривая излучение диполя. Кроме того, многие вопросы взаимодействия излучения с веществом можно объяснить на основе классической теории, рассматривая атомы как системы зарядов, в которых электроны совершают гармонические колебания около их положений равновесия.

Характер электромагнитного поля диполя зависит от выбора рассматриваемой точки. Особый интерес представляет так называемая волновая зона диполя — точки пространства, отстоящие от диполя на расстояниях r, значительно превышающих длину волны (r>>l),— так как в ней кар-

тина электромагнитного поля диполя сильно упрощается. Это связано с тем, что в волновой зоне диполя практически остаются только «отпочковавшиеся» от диполя, свободно распространяющиеся поля, в то время как поля, колеблющиеся вместе с диполем и имеющие более сложную структуру, сосредоточены в области расстояний r<=l.

Если волна распространяется в однородной изотропной среде, то время прохождения волны до точек, удаленных от диполя на расстояние r, одинаково. Поэтому во всех точках сферы, центр которой совпадает с диполем, фаза колебаний одинакова, т. е. в волновой зоне волновой фронт будет сферическим и, следовательно, волна, излучаемая диполем, есть сферическая волна.

В каждой точке векторы Е и Н колеблются по закону cos(wt-kr), амплитуды этих векторов пропорциональны 1/rsinq

(для вакуума), т. е. зависят от расстояния r до излучателя и угла q между направлением радиуса-вектора и осью диполя. Отсюда следует, что интенсивность излучения диполя в волновой зоне I~sin2q/r2.

Зависимость I от q при заданном значении r, в полярных координатах называется диаграммой направленности излучения диполя. диполь сильнее всего излучает в направлениях, перпендикулярных его оси (q=p/2). Вдоль своей оси (q=0 и q=p) диполь не излучает вообще. Диаграмма направленности излучения диполя позволяет формировать излучение с определенными характеристиками и используется при конструировании антенн.

Впервые электромагнитные волны были использованы через семь лет после опытов Герца. 7 мая 1895 г. преподаватель физики офицерских минных классов А.С.Попов (1859—1906) на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал первый в мире радиоприемник, открывший возможность практического использования электромагнитных волн для беспроволочной связи, преобразившей жизнь человечества. Первая переданная в мире радиограмма содержала лишь два слова: «Генрих Герц». Изобретение радио Поповым сыграло огромную роль в деле распространения и развития теории Максвелла.

Электромагнитные волны сантиметрового и миллиметрового диапазонов, встречая на своем пути преграды, отражаются от них. Это явление лежит в основе радиолокации — обнаружения предметов (например, самолетов, кораблей и т. д.) на больших расстояниях и точного определения их положения. Помимо этого, методы

радиолокации используются для наблюдения прохождения и образования облаков, движения метеоритов в верхних слоях атмосферы и т. д.

Для электромагнитных волн характерно явление дифракции — огибания волнами различных препятствий. Именно благодаря дифракции радиоволн возможна устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами, разделенными между собой выпуклостью Земли. Длинные волны (сотни и тысячи метров) применяются в фототелеграфии, короткие волны (несколько метров и меньше) применяются в телевидении для передачи изображений на небольшие расстояния (немногим больше пределов прямой видимости). Электромагнитные волны используются также в радиогеодезии для очень точного определения расстояний с помощью радиосигналов, в радиоастрономии для исследования радиоизлучения небесных тел и т. д. Полное описание применения электромагнитных волн дать практически невозможно, так как нет областей науки и техники, где бы они не использовались.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17834. Прекращение предпринимательской деятельности 54 KB
  Лекция 6 Прекращение предпринимательской деятельности 1 час План лекции: 1. Основания прекращения предпринимательской деятельности. 2. Формы прекращения предпринимательской деятельности. Реорганизация. Ликвидация. 1. Основания для...
17835. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОГОВОРОВ, ОПОСРЕДСТВУЮЩИХ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ. (КУПЛЯ-ПРОДАЖА, АРЕНДА (ЛИЗИНГ), ПОДРЯД, ПРЕДСТАВИТЕЛЬСКИЕ ДОГОВОРЫ) 57 KB
  Лекция 7 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОГОВОРОВ ОПОСРЕДСТВУЮЩИХ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ. КУПЛЯ-ПРОДАЖА АРЕНДА ЛИЗИНГ ПОДРЯД ПРЕДСТАВИТЕЛЬСКИЕ ДОГОВОРЫ 1. Понятие и виды договора опосредствующего предпринимательскую деят...
17836. УЧЕНИЕ О МЕСТНЫХ ФИНАНСАХ 176 KB
  ТЕМА 1. УЧЕНИЕ О МЕСТНЫХ ФИНАНСАХ План 1. Формирование науки о местных финансах 2. Сущность местных финансов и причины появления их 3. Местные финансы как система 1. Формирование науки о местных финансах Наука о местных финансах есть отдельной самостоятель
17837. МЕСТНЫЕ ФИНАНСЫ В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ГОСУДАРСТВА 121.5 KB
  Тема 2. МЕСТНЫЕ ФИНАНСЫ В ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ГОСУДАРСТВА План 1. Функции местных финансов 2. Местные финансы как инструмент перераспределения ВВП 3. Местные финансы как фискальный инструмент 4. Местные финансы как инструмент финансирования общественных ...
17838. ОСНОВЫ ФИНАНСОВОЙ АВТОНОМИИ МЕСТНЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ 51 KB
  Тема 3. ОСНОВЫ ФИНАНСОВОЙ АВТОНОМИИ МЕСТНЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ План 1. Понятие финансовая автономия местных органов власти 2. Границы и количественные показатели финансовой автономии местных органов власти 3. Взаимосвязь местных и государственных финансов 1. По
17839. МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ ОРГАНИЗАЦИИ МЕСТНЫХ ФИНАНСОВ 62.5 KB
  Тема 4. МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ ОРГАНИЗАЦИИ МЕСТНЫХ ФИНАНСОВ 1. Европейская хартия о местном самоуправлении 2. Всемирная декларация местного самоуправления 3. Декларация о принципах местного самоуправления в странах СНГ 4. Европейская хартия городов и Европей...
17840. ИНСТИТУТ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ МЕСТНЫХ БЮДЖЕТОВ 115.5 KB
  Тема 5. ИНСТИТУТ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ МЕСТНЫХ БЮДЖЕТОВ План 1. Структура системы местных финансовых институтов 2. Понятие самостоятельности местного бюджета 3. Собственные доходы местных бюджетов 4. Закрепленные доходы местных бюджетов 5. Регулированные д
17841. ФОРМИРОВАНИЕ ВНЕБЮДЖЕТНЫХ, ВАЛЮТНЫХ И ДРУГИХ ЦЕЛЕВЫХ ФОНДОВ МЕСТНЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ 73 KB
  Тема 6. ФОРМИРОВАНИЕ ВНЕБЮДЖЕТНЫХ ВАЛЮТНЫХ И ДРУГИХ ЦЕЛЕВЫХ ФОНДОВ МЕСТНЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ План 1. Внебюджетные фонды 2. Валютные фонды 3. Резервные фонды Один из институтов в системе местных финансов это разнообразные внебюджетные фонды денежных ресурсов. Он...
17842. МЕСТНЫЕ НАЛОГИ И СБОРЫ 99.5 KB
  Тема 7. МЕСТНЫЕ НАЛОГИ И СБОРЫ План 1. Исторические аспектыформирования местных налогов и сборов 2. Местные налоги и сборы в Украине 3. Зарубежный опыт местного налогообложения 1. Исторические аспектыформирования местных налогов и сборов Институт местных н