Երբ խոսքը վերաբերում էալեհավաքներ, մարդկանց ամենաշատը հուզում է հարցը՝ «Ինչպե՞ս է իրականում հասնում ճառագայթումը»։ Ինչպե՞ս է ազդանշանի աղբյուրի կողմից առաջացած էլեկտրամագնիսական դաշտը տարածվում հաղորդման գծով և ալեհավաքի ներսում և վերջապես «առանձնանում» ալեհավաքից՝ ձևավորելով ազատ տիեզերական ալիք:
1. Մեկ մետաղալարով ճառագայթում
Ենթադրենք, որ լիցքի խտությունը՝ արտահայտված qv (Կուլոն/մ3), հավասարաչափ բաշխված է շրջանաձև մետաղալարի մեջ՝ a հատման մակերեսով և V ծավալով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում:
Նկար 1
V ծավալի Q ընդհանուր լիցքը շարժվում է z ուղղությամբ Vz (մ/վ) միատեսակ արագությամբ։ Կարելի է ապացուցել, որ հոսանքի Jz խտությունը մետաղալարի խաչմերուկում հետևյալն է.
Jz = qv vz (1)
Եթե մետաղալարը պատրաստված է իդեալական հաղորդիչից, ապա մետաղալարերի մակերեսի վրա ընթացիկ խտությունը Js է.
Js = qs vz (2)
Որտեղ qs-ը մակերեսային լիցքի խտությունն է: Եթե մետաղալարը շատ բարակ է (իդեալականում, շառավիղը 0 է), ապա լարերի հոսանքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.
Iz = ql vz (3)
Որտեղ ql (կուլոն/մետր) լիցքավորումն է մեկ միավորի երկարության համար:
Մենք հիմնականում մտահոգված ենք բարակ մետաղալարերով, և եզրակացությունները վերաբերում են վերը նշված երեք դեպքերին: Եթե հոսանքը ժամանակային է, ապա (3) բանաձևի ածանցյալը ժամանակի նկատմամբ հետևյալն է.
(4)
az-ը լիցքի արագացումն է: Եթե մետաղալարի երկարությունը l է, ապա (4) կարելի է գրել հետևյալ կերպ.
(5)
Հավասարումը (5) հոսանքի և լիցքի հիմնական հարաբերությունն է, ինչպես նաև էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հիմնական հարաբերությունը: Պարզ ասած, ճառագայթում արտադրելու համար պետք է լինի ժամանակի փոփոխվող հոսանք կամ լիցքավորման արագացում (կամ դանդաղում): Մենք սովորաբար նշում ենք ընթացիկը ժամանակի ներդաշնակ հավելվածներում, իսկ լիցքը առավել հաճախ նշվում է անցողիկ հավելվածներում: Լիցքավորման արագացում (կամ դանդաղում) առաջացնելու համար մետաղալարը պետք է թեքվի, ծալվի և չընդհատվի: Երբ լիցքը տատանվում է ժամանակի ներդաշնակ շարժման մեջ, այն նաև կառաջացնի լիցքի պարբերական արագացում (կամ դանդաղում) կամ ժամանակով փոփոխվող հոսանք։ Հետևաբար.
1) Եթե լիցքը չի շարժվում, չի լինի հոսանք և ճառագայթում:
2) Եթե լիցքը շարժվում է հաստատուն արագությամբ.
ա. Եթե մետաղալարն ուղիղ է և անսահման երկարությամբ, ապա ճառագայթում չկա:
բ. Եթե մետաղալարը թեքված է, ծալված կամ անջատված է, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում, կա ճառագայթում:
3) Եթե լիցքը տատանվում է ժամանակի ընթացքում, ապա լիցքը կճառագի նույնիսկ եթե լարը ուղիղ է:
Նկար 2
Ճառագայթման մեխանիզմի որակական ըմբռնումը կարելի է ստանալ՝ դիտելով բաց մետաղալարին միացված իմպուլսային աղբյուրը, որը կարող է հիմնավորվել իր բաց ծայրում գտնվող բեռի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2(դ)-ում: Երբ լարը սկզբնապես սնուցվում է, լիցքի լիցքերը (ազատ էլեկտրոնները) շարժվում են աղբյուրի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտի գծերի միջոցով: Քանի որ լիցքերը արագանում են հաղորդալարի սկզբնամասում և դանդաղում (բացասական արագացում՝ սկզբնական շարժման համեմատ), երբ արտացոլվում է դրա վերջում, դրա ծայրերում և մնացած մետաղալարի երկայնքով առաջանում է ճառագայթային դաշտ: Լիցքերի արագացումն իրականացվում է ուժի արտաքին աղբյուրի միջոցով, որը շարժման մեջ է դնում լիցքերը և առաջացնում է հարակից ճառագայթային դաշտը: Հաղորդալարի ծայրերում լիցքերի դանդաղեցումը կատարվում է ինդուկտիվ դաշտի հետ կապված ներքին ուժերով, ինչը պայմանավորված է լարերի ծայրերում կենտրոնացված լիցքերի կուտակմամբ: Ներքին ուժերը էներգիա են ստանում լիցքի կուտակումից, քանի որ դրա արագությունը մետաղալարի ծայրերում նվազում է մինչև զրոյի: Հետևաբար, էլեկտրական դաշտի գրգռման հետևանքով լիցքերի արագացումը և լարերի դիմադրության անդադարության կամ հարթ կորի պատճառով լիցքերի դանդաղումը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման առաջացման մեխանիզմներն են: Թեև և ընթացիկ խտությունը (Jc) և լիցքի խտությունը (qv) Մաքսվելի հավասարումների սկզբնաղբյուրային տերմիններ են, լիցքը համարվում է ավելի հիմնարար մեծություն, հատկապես անցողիկ դաշտերի համար: Թեև ճառագայթման այս բացատրությունը հիմնականում օգտագործվում է անցողիկ վիճակների համար, այն կարող է օգտագործվել նաև կայուն վիճակի ճառագայթումը բացատրելու համար։
Առաջարկեք մի քանի գերազանցալեհավաք արտադրանքարտադրված էRFMISO:
RM- TCR406.4
RM-BCA082-4 (0,8-2 ԳՀց)
RM-SWA910-22 (9-10 ԳՀց)
2. Երկլարային ճառագայթում
Լարման աղբյուրը միացրեք ալեհավաքին միացված երկու հաղորդիչ փոխանցման գծին, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3(ա)-ում: Երկլարային գծի վրա լարման կիրառմամբ առաջանում է էլեկտրական դաշտ հաղորդիչների միջև: Էլեկտրական դաշտի գծերը գործում են յուրաքանչյուր հաղորդիչին միացված ազատ էլեկտրոնների վրա (հեշտությամբ բաժանվում են ատոմներից) և ստիպում նրանց շարժվել։ Լիցքերի շարժումը առաջացնում է հոսանք, որն իր հերթին առաջացնում է մագնիսական դաշտ։
Նկար 3
Մենք ընդունել ենք, որ էլեկտրական դաշտի գծերը սկսվում են դրական լիցքերով և ավարտվում բացասական լիցքերով։ Իհարկե, դրանք կարող են սկսվել նաև դրական լիցքերով և ավարտվել անսահմանությամբ; կամ սկսվում է անսահմանությունից և ավարտվում բացասական լիցքերով; կամ ձևավորել փակ օղակներ, որոնք ոչ սկսվում են, ոչ էլ ավարտվում որևէ լիցքով: Մագնիսական դաշտի գծերը միշտ փակ օղակներ են կազմում հոսանք կրող հաղորդիչների շուրջ, քանի որ ֆիզիկայում մագնիսական լիցքեր չկան։ Որոշ մաթեմատիկական բանաձևերում ներմուծվում են համարժեք մագնիսական լիցքեր և մագնիսական հոսանքներ՝ էլեկտրաէներգիայի և մագնիսական աղբյուրների հետ կապված լուծումների միջև երկակիությունը ցույց տալու համար:
Երկու հաղորդիչների միջև գծված էլեկտրական դաշտի գծերը օգնում են ցույց տալ լիցքի բաշխումը։ Եթե ենթադրենք, որ լարման աղբյուրը սինուսոիդային է, ապա ակնկալում ենք, որ հաղորդիչների միջև էլեկտրական դաշտը նույնպես սինուսոիդային կլինի՝ աղբյուրի ժամանակաշրջանին հավասար։ Էլեկտրական դաշտի ուժգնության հարաբերական մեծությունը ներկայացված է էլեկտրական դաշտի գծերի խտությամբ, իսկ սլաքները ցույց են տալիս հարաբերական ուղղությունը (դրական կամ բացասական): Հաղորդիչների միջև ժամանակով փոփոխվող էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի առաջացումը էլեկտրամագնիսական ալիք է ստեղծում, որը տարածվում է հաղորդման գծի երկայնքով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3(ա)-ում: Էլեկտրամագնիսական ալիքը մտնում է ալեհավաք լիցքով և համապատասխան հոսանքով։ Եթե հեռացնում ենք ալեհավաքի կառուցվածքի մի մասը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3(բ)-ում, ապա ազատ տարածության ալիք կարող է առաջանալ էլեկտրական դաշտի գծերի բաց ծայրերը «միացնելով» (ցուցված է կետագծերով): Ազատ տարածության ալիքը նույնպես պարբերական է, բայց հաստատուն փուլով P0 կետը լույսի արագությամբ շարժվում է դեպի դուրս և անցնում է λ/2 (մինչև P1) տարածություն կես ժամանակահատվածում։ Անտենայի մոտ հաստատուն փուլային կետը P0 շարժվում է ավելի արագ, քան լույսի արագությունը և մոտենում է լույսի արագությանը ալեհավաքից հեռու կետերում: Նկար 4-ը ցույց է տալիս λ∕2 ալեհավաքի ազատ տարածության էլեկտրական դաշտի բաշխումը t = 0, t/8, t/4 և 3T/8:
Նկար 4 λ∕2 ալեհավաքի ազատ տարածության էլեկտրական դաշտի բաշխումը t = 0, t/8, t/4 և 3T/8
Հայտնի չէ, թե ինչպես են առաջնորդվող ալիքները անջատվում ալեհավաքից և ի վերջո ձևավորվում ազատ տարածության մեջ տարածվելու համար: Մենք կարող ենք առաջնորդվող և ազատ տարածության ալիքները համեմատել ջրային ալիքների հետ, որոնք կարող են առաջանալ հանգիստ ջրային մարմնում ընկած քարից կամ այլ ձևերով: Երբ սկսվում է ջրի մեջ անկարգությունը, ջրի ալիքները առաջանում են և սկսում են տարածվել դեպի դուրս: Նույնիսկ եթե խանգարումը դադարում է, ալիքները չեն դադարում, այլ շարունակում են տարածվել առաջ: Եթե խանգարումը շարունակվում է, անընդհատ նոր ալիքներ են առաջանում, և այդ ալիքների տարածումը հետ է մնում մյուս ալիքներից:
Նույնը վերաբերում է էլեկտրամագնիսական ալիքներին, որոնք առաջանում են էլեկտրական խանգարումներից: Եթե սկզբնական էլեկտրական խանգարումը աղբյուրից կարճ տևողություն ունի, առաջացած էլեկտրամագնիսական ալիքները տարածվում են հաղորդման գծի ներսում, այնուհետև մտնում են ալեհավաք և վերջապես ճառագայթում են որպես ազատ տարածության ալիքներ, չնայած որ գրգռումն այլևս չկա (ճիշտ ինչպես ջրի ալիքները): և նրանց ստեղծած անկարգությունները): Եթե էլեկտրական խանգարումը շարունակական է, էլեկտրամագնիսական ալիքները շարունակաբար գոյություն ունեն և տարածման ընթացքում սերտորեն հետևում են դրանց հետևից, ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում ներկայացված երկկոնիկ ալեհավաքում: Երբ էլեկտրամագնիսական ալիքները գտնվում են հաղորդման գծերի և ալեհավաքների ներսում, դրանց գոյությունը կապված է էլեկտրականության գոյության հետ լիցքավորել հաղորդիչի ներսում: Սակայն, երբ ալիքները ճառագայթվում են, նրանք կազմում են փակ օղակ, և դրանց գոյությունը պահպանելու համար լիցք չկա: Սա մեզ հանգեցնում է այն եզրակացության, որ.
Դաշտի գրգռումը պահանջում է լիցքի արագացում և դանդաղում, սակայն դաշտի պահպանումը չի պահանջում լիցքի արագացում և դանդաղում։
Նկար 5
3. Դիպոլի ճառագայթում
Մենք փորձում ենք բացատրել այն մեխանիզմը, որով էլեկտրական դաշտի գծերը կտրվում են ալեհավաքից և ձևավորում ազատ տարածության ալիքներ, և որպես օրինակ վերցնում ենք դիպոլային ալեհավաքը։ Թեև դա պարզեցված բացատրություն է, այն նաև հնարավորություն է տալիս մարդկանց ինտուիտիվ կերպով տեսնել ազատ տարածության ալիքների առաջացումը: Նկար 6(ա) ցույց է տալիս էլեկտրական դաշտի գծերը, որոնք առաջանում են դիպոլի երկու թեւերի միջև, երբ էլեկտրական դաշտի գծերը դեպի դուրս են շարժվում λ∕4-ով ցիկլի առաջին քառորդում: Այս օրինակի համար ենթադրենք, որ ձևավորված էլեկտրական դաշտի գծերի թիվը 3 է: Ցիկլի հաջորդ քառորդում սկզբնական երեք էլեկտրական դաշտի գծերը տեղափոխում են ևս λ∕4 (ընդհանուր λ∕2 մեկնարկային կետից), և հաղորդիչի վրա լիցքավորման խտությունը սկսում է նվազել: Այն կարելի է համարել առաջացած հակադիր լիցքերի ներմուծմամբ, որոնք ցիկլի առաջին կեսի վերջում վերացնում են հաղորդիչի լիցքերը։ Հակառակ լիցքերից առաջացած էլեկտրական դաշտի գծերը 3 են և շարժվում են λ∕4 հեռավորության վրա, որը ներկայացված է Նկար 6(բ)-ի կետագծերով։
Վերջնական արդյունքն այն է, որ առաջին λ∕4 հեռավորության վրա կան երեք ներքև էլեկտրական դաշտի գծեր և նույնքան վերընթաց էլեկտրական դաշտի գծեր երկրորդ λ∕4 հեռավորության վրա: Քանի որ ալեհավաքի վրա զուտ լիցք չկա, էլեկտրական դաշտի գծերը պետք է ստիպված լինեն անջատվել հաղորդիչից և միավորվել միասին՝ կազմելով փակ հանգույց: Սա ցույց է տրված Նկար 6(գ)-ում: Երկրորդ խաղակեսում նույն ֆիզիկական գործընթացին հետևում են, բայց ուշադրություն դարձրեք, որ ուղղությունը հակառակ է։ Դրանից հետո գործընթացը կրկնվում է և շարունակվում է անվերջ՝ ձևավորելով 4-րդ նկարի նման էլեկտրական դաշտի բաշխում։
Նկար 6
Ալեհավաքների մասին ավելին իմանալու համար այցելեք՝
Հրապարակման ժամանակը` հունիս-20-2024
