Материал: Демирчян, Нейман, Коровкин, Чечурин. Теоретические основы электротехники.т.3.2003
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî óäåëüíàÿ ìîùíîñòü ïîòîêà ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè, ÷èñ-
ëåííî ðàâíàÿ êîëè÷åñòâó ýíåðãèè, ïåðåäàâàåìîé â åäèíèöó âðåìåíè ñêâîçü åäè-
íèöó ïîâåðõíîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ê íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû,
ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà âåêòîðîì
S
E H
=
[
].
Óðàâíåíèå (*) ïîëó÷åíî â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî â îáëàñòè
V
íå ñîâåðøàåòñÿ
ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû ïî ïåðåìåùåíèþ â ïðîñòðàíñòâå çàðÿæåííûõ ïðîâîäÿùèõ
òåë è ïðîâîäÿùèõ êîíòóðîâ ñ òîêàìè, à òàêæå ïî ïåðåìåùåíèþ îòäåëüíûõ ÷àñ-
òåé ñðåäû, íåîäíîðîäíûõ â ýëåêòðè÷åñêîì è ìàãíèòíîì îòíîøåíèè. Ýòî ïðåäïî-
ëîæåíèå çàêëþ÷àëîñü â òîì, ÷òî âåëè÷èíû
g
,
m
è
e
áûëè ïðèíÿòû ïîñòîÿííûìè â
êàæäîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà. Ñëåäîâàòåëüíî, âñå ÷àñòè íåîäíîðîäíîé ñðåäû, è â
÷àñòíîñòè ïðîâîäíèêè, ïðåäïîëàãàëèñü íåïîäâèæíûìè. Êðîìå òîãî, íå áûëî
ïðåäïîëîæåíî ñóùåñòâîâàíèå â îáëàñòè
V
êàêèõ-ëèáî èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîäâè-
æóùåé ñèëû. Óðàâíåíèå (*) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âûðàæåíèå çàêîíà ñîõðàíåíèÿ
ýíåðãèè â ïðèìåíåíèè ê òàêîìó ñëó÷àþ.
 áîëåå îáùåì ñëó÷àå âíóòðè îáëàñòè
V
ìîãóò ñóùåñòâîâàòü èñòî÷íèêè ýëåê-
òðîìàãíèòíîé ýíåðãèè, â êîòîðûõ ñîâåðøàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå ýíåðãèè êàêî-
ãî-ëèáî âèäà (òåïëîâîé, õèìè÷åñêîé è ò. ä.) èëè ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû â ýëåêòðî-
ìàãíèòíóþ ýíåðãèþ. Îáîçíà÷èâ ÷åðåç
p
e
ìîùíîñòü ýòèõ èñòî÷íèêîâ, ìîæåì
íàïèñàòü íà îñíîâàíèè çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè ñëåäóþùåå ðàâåíñòâî:
p
t
W
W
dV
dV
d
e
V
V
s
=
+
+
+
+
ò
ò
ò
¶
¶
g
(
)
[
]
.
ý
ì
ïåð
E
E
E H s
2
J
(**)
Óìíîæèâ ýòî óðàâíåíèå íà
dt
, ïîëó÷èì, ÷òî ðàáîòà, ñîâåðøàåìàÿ âñåìè èñòî÷-
íèêàìè çà âðåìÿ
dt
, èäåò íà èçìåíåíèå çàïàñà ýíåðãèè â ìàãíèòíîì è ýëåêòðè÷å-
ñêîì ïîëÿõ â îáúåìå
V
, íà âûäåëåíèå òåïëîòû â ýòîì îáúåìå, íà óâåëè÷åíèå êè-
íåòè÷åñêîé ýíåðãèè íàõîäÿùèõñÿ â îáúåìå
V
ñâîáîäíûõ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö è
÷òî, êðîìå òîãî, ÷àñòü ýòîé ðàáîòû ñîîòâåòñòâóåò ýíåðãèè, ïåðåäàâàåìîé çà ïðå-
äåëû îáëàñòè ñêâîçü ïîâåðõíîñòü
s
.
29.4. Èçëó÷åíèå ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí àíòåííîé.
Îïûòû Ã. Ãåðöà. Ðàáîòû Ï. Í. Ëåáåäåâà.
Èçîáðåòåíèå ðàäèî À. Ñ. Ïîïîâûì
Âñÿêàÿ öåïü ïåðåìåííîãî òîêà, ñòðîãî ãîâîðÿ, èçëó÷àåò ýëåêòðîìàãíèòíûå âîë-
íû. Ýòî ïðèíöèïèàëüíîå ïîëîæåíèå ñëåäóåò èç ðåøåíèÿ ñèñòåìû óðàâíåíèé
ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîòîðîå ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî äëÿ êîíòóðîâ òîé èëè
èíîé ôîðìû.  ñëåäóþùèõ ïàðàãðàôàõ áóäåò ïðèâåäåíî ðåøåíèå äëÿ ýëåêòðè÷å-
ñêîãî äèïîëÿ ñ ïåðåìåííûìè çàðÿäàìè. Çäåñü îñòàíîâèìñÿ ëèøü íà íåêîòîðûõ
îáùèõ ñîîáðàæåíèÿõ, ñâÿçàííûõ ñ âîïðîñîì îá èçëó÷åíèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ
âîëí.
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî òîê â íåêîòîðîì êîíòóðå óâåëè÷èâàåòñÿ îò íóëÿ äî êîíå÷-
íîãî çíà÷åíèÿ è çàòåì âíîâü óìåíüøàåòñÿ äî íóëÿ. Åñëè óâåëè÷èâàòü òîê â êîí-
òóðå áåñêîíå÷íî ìåäëåííî, òî ïîòîêîñöåïëåíèå ñàìîèíäóêöèè
Y
ïðè òîêå
i
ïðè-
íèìàåò òî çíà÷åíèå, êîòîðîå îíî èìååò ïðè òîì æå çíà÷åíèè óñòàíîâèâøåãîñÿ è
Ãëàâà 29. Ïåðåìåííîå ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â äèýëåêòðèêå
211
âåñüìà äëèòåëüíî ñóùåñòâóþùåãî ïîñòîÿííîãî òîêà. Ýíåðãèÿ, èçðàñõîäîâàííàÿ
âíåøíèì èñòî÷íèêîì ÝÄÑ ïðè óâåëè÷åíèè òîêà è ðàâíàÿ
A
=
i
t
dt
¶
¶
Y
ò
=
i d
ò
Y
,
ïðåîáðàçóåòñÿ ïðè ýòîì â ýíåðãèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïðè áåñêîíå÷íî ìåäëåííîì
óìåíüøåíèè òîêà â êîíòóðå âñÿ ýíåðãèÿ, çàïàñåííàÿ â ìàãíèòíîì ïîëå, âîçâðà-
ùàåòñÿ îáðàòíî èñòî÷íèêó ÝÄÑ. Îäíàêî ïîëíûé âîçâðàò ýíåðãèè ïîëÿ èñòî÷íè-
êó ÝÄÑ èìååò ìåñòî òîëüêî ïðè áåñêîíå÷íî ìåäëåííîì èçìåíåíèè òîêà. Ïðè êî-
íå÷íîé æå ñêîðîñòè óñòàíîâëåíèÿ è óìåíüøåíèÿ òîêà ÷àñòü ýíåðãèè óíîñèòñÿ
èçëó÷åííîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé.
Ñàìûé ôàêò èçëó÷åíèÿ ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî ñêîðîñòü
v
ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåê-
òðîìàãíèòíîãî ïîëÿ èìååò êîíå÷íîå çíà÷åíèå. Ïóñòü â ìîìåíò âðåìåíè
t
=
0 òîê
â êîíòóðå íà÷èíàåò óâåëè÷èâàòüñÿ. Äî ìîìåíòà
t
=
0 òîê â êîíòóðå îòñóòñòâîâàë.
Ê ìîìåíòó âðåìåíè
t
1
, êîãäà òîê â êîíòóðå äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ,
ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå óñïåâàåò ðàñïðîñòðàíèòüñÿ òîëüêî íà êîíå÷íîå ðàññòîÿ-
íèå îò êîíòóðà, ðàâíîå
vt
1
. Åñëè âñëåä çà òåì òîê â êîíòóðå óìåíüøàåòñÿ, òî ýíåð-
ãèÿ ïîëÿ ÷àñòè÷íî âîçâðàùàåòñÿ èñòî÷íèêó. Îäíàêî ãðàíèöà ýëåêòðîìàãíèòíîãî
ïîëÿ ïðîäîëæàåò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â ïðåæíåì íàïðàâëåíèè ñ òîé æå ñêîðîñòüþ
v
, è ê ìîìåíòó âðåìåíè
t
2
, êîãäà òîê â êîíòóðå âíîâü ñòàíåò ðàâåí íóëþ, ïîëå ðàñ-
ïðîñòðàíèòñÿ íà ðàññòîÿíèå îò êîíòóðà, ðàâíîå
vt
2
. Ïîýòîìó ýíåðãèÿ ïîëÿ íå
âîçâðàùàåòñÿ ïîëíîñòüþ èñòî÷íèêó ÝÄÑ. ×àñòü ýíåðãèè îêàçûâàåòñÿ ñâÿçàííîé
ñ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé, ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â ïðîñòðàíñòâå.
Èç ñêàçàííîãî ÿñíî, ÷òî êîëè÷åñòâî ýíåðãèè èçëó÷åííîé âîëíû çà íåêîòîðûé
ïðîìåæóòîê âðåìåíè çàâèñèò îò ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ òîêà â êîíòóðå. Ïðè ïîñòî-
ÿííîì òîêå è ïîñòîÿííûõ çàðÿäàõ èçëó÷åíèå íå èìååò ìåñòà. Âñÿêèé êîíòóð,
â êîòîðîì ïðîòåêàåò ïåðåìåííûé òîê, ïðèíöèïèàëüíî ãîâîðÿ, èçëó÷àåò ýëåêòðî-
ìàãíèòíûå âîëíû. Îäíàêî ïðè ïðîìûøëåííîé ÷àñòîòå
f
=
50 Ãö â ñèñòåìàõ, ñ êî-
òîðûìè ìû èìååì äåëî â òåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ, êîëè÷åñòâî ýíåðãèè èçëó÷åí-
íîé âîëíû ïðàêòè÷åñêè íè÷òîæíî, è ïðè ðàñ÷åòàõ ìû ýòó ýíåðãèþ íå ïðèíèìàåì
âî âíèìàíèå. Èçëó÷åíèå íåçíà÷èòåëüíî è â äèàïàçîíå çâóêîâûõ ÷àñòîò. Ïîýòîìó
â ðàäèîòåõíèêå èñïîëüçóþòñÿ âûñîêèå ÷àñòîòû — ïðèáëèçèòåëüíî îò
f
=
10
5
Ãö
è âûøå.
Ñïîñîáíîñòü êîíòóðà ê èçëó÷åíèþ ñèëüíî çàâèñèò îò åãî ãåîìåòðè÷åñêîé
êîíôèãóðàöèè. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ýòîé ñïîñîáíîñòè íåîáõîäèìî ñîçäàòü òàêèå óñ-
ëîâèÿ, ÷òîáû ìàãíèòíîå è ýëåêòðè÷åñêîå ïîëÿ, ñâÿçàííûå ñ ïåðåìåííûì òîêîì è
ïåðåìåííûì íàïðÿæåíèåì â êîíòóðå, áûëè ðàñïðåäåëåíû â îäíîé è òîé æå îá-
ëàñòè ïðîñòðàíñòâà, îêðóæàþùåãî êîíòóð. Òàê, íàïðèìåð, êîíòóð, èçîáðàæåí-
íûé íà ðèñ. 29.6, ñîäåðæàùèé êàòóøêó ñàìîèíäóêöèè ñ ïëîòíî íàâèòûìè âèòêà-
ìè îáìîòêè è êîíäåíñàòîð ñ íåáîëüøèì ðàññòîÿíèåì ìåæäó ïëàñòèíàìè,
îáëàäàåò âåñüìà ñëàáîé ñïîñîáíîñòüþ ê èçëó÷åíèþ, òàê êàê îñíîâíîå ìàãíèòíîå
ïîëå è îñíîâíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñîñðåäîòî÷åíû â ðàçíûõ îáëàñòÿõ ïðîñòðàí-
ñòâà. Èçëó÷åíèå íåçíà÷èòåëüíî òàêæå è ó êîíòóðà, èçîáðàæåííîãî íà ðèñ. 29.7.
Ìàãíèòíîå ïîëå ðàñïðåäåëåíî âäîëü òàêîãî êîíòóðà, íî îñíîâíîå ýëåêòðè÷åñêîå
ïîëå îñòàåòñÿ ñîñðåäîòî÷åííûì â íåáîëüøîì ïðîñòðàíñòâå ìåæäó îáêëàäêàìè
êîíäåíñàòîðà. Íî åñëè ðàçäâèíóòü îáêëàäêè íà âîçìîæíî áîëüøåå ðàññòîÿíèå
212
×àñòü 4. Òåîðèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ
äðóã îò äðóãà, âûïðÿìèâ ñîåäèíÿþùèé èõ ïðîâîä òàê, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 29.8,
òî ýëåêòðè÷åñêîå è ìàãíèòíîå ïîëÿ îêàçûâàþòñÿ ðàñïðåäåëåííûìè â îäíîé
è òîé æå îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà. Òàêàÿ ñèñòåìà îáëàäàåò âûñîêîé ñïîñîáíîñòüþ
ê èçëó÷åíèþ.
Ïåðâûå çàìå÷àòåëüíûå îïûòû, ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîäòâåðäèâøèå òåîðèþ
Ìàêñâåëëà, áûëè ïîñòàâëåíû Ãåðöåì. Îñíîâíîé êîëåáàòåëüíûé êîíòóð, òàê íà-
çûâàåìûé âèáðàòîð, êîòîðûì ïîëüçîâàëñÿ Ãåðö, ïî ñóùåñòâó, áûë ïîäîáåí êîí-
òóðó, èçîáðàæåííîìó íà ðèñ. 29.8. Îáêëàäêè êîíäåíñàòîðà, âûïîëíåííûå ëèáî â
âèäå ïëàñòèí, ëèáî â âèäå øàðîâ, ìîãëè ïåðåäâèãàòüñÿ âäîëü ñòåðæíåé
l
1
è
l
2
(ðèñ. 29.9), ÷åì äîñòèãàëîñü èçìåíåíèå åìêîñòè ñèñòåìû. ×òîáû èìåòü âîçìîæ-
íîñòü çàðÿäèòü êîíäåíñàòîð, â ïðîâîäå, ñîåäèíÿþùåì åãî îáêëàäêè, áûë îáðà-
çîâàí ìåæäó äâóìÿ ìàëåíüêèìè øàðèêàìè èñêðîâîé ïðîìåæóòîê
K
. Îáêëàäêè
êîíäåíñàòîðà Ãåðö ïðèñîåäèíÿë êî âòîðè÷íûì çàæèìàì èíäóêöèîííîé êàòóøêè
R
. Êàæäîå ïðåðûâàíèå òîêà â ïåðâè÷íîé îáìîòêå êàòóøêè âûçûâàëî èìïóëüñ
ÝÄÑ âî âòîðè÷íîé îáìîòêå. Êîíäåíñàòîð çàðÿ-
æàëñÿ äî íàïðÿæåíèÿ, ïðè êîòîðîì ïðîñêàêèâàëà
èñêðà ìåæäó øàðèêàìè. Çàðÿæåííûé êîíäåíñàòîð
îêàçûâàëñÿ êîðîòêîçàìêíóòûì ÷åðåç èñêðó, è â
ñèñòåìå âèáðàòîðà âîçíèêàëè êîëåáàíèÿ âåñüìà
âûñîêîé ÷àñòîòû. ×àñòîòà êîëåáàíèé çàâèñåëà îò
åìêîñòè è èíäóêòèâíîñòè âèáðàòîðà. Ýòè êîëåáà-
íèÿ âåñüìà áûñòðî çàòóõàëè, òàê êàê èõ ýíåðãèÿ
ðàñõîäîâàëàñü íà èçëó÷åíèå è íà âûäåëåíèå òåï-
ëîòû â êîíòóðå.
Äëÿ îáíàðóæåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, èçëó÷åííûõ âèáðàòîðîì, Ãåðö
ïðèìåíÿë òàê íàçûâàåìûé ðåçîíàòîð, ñîñòîÿâøèé èç êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà,
ñíàáæåííîãî èñêðîâûì ïðîìåæóòêîì. Ïðè íàñòðîéêå ðåçîíàòîðà â ðåçîíàíñ ñ
÷àñòîòîé ýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé â âèáðàòîðå â êîíòóðå ðåçîíàòîðà âîç-
íèêàëè äîñòàòî÷íî ñèëüíûå êîëåáàíèÿ, âûçûâàâøèå ïðîñêàêèâàíèå èñêðû â åãî
èñêðîâîì ïðîìåæóòêå. Ïî äëèíå ýòîé èñêðû ìîæíî áûëî ñóäèòü îá èíòåíñèâíî-
ñòè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ â ìåñòå ðàñïîëîæåíèÿ ðåçîíàòîðà. Ãåðöó óäàëîñü
îáíàðóæèòü ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå íà ðàññòîÿíèè 12 ì îò âèáðàòîðà,
èìåâøåãî ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû ïîðÿäêà 1 ì.
Ãëàâà 29. Ïåðåìåííîå ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â äèýëåêòðèêå
213
Ðèñ. 29.6
Ðèñ. 29.7
Ðèñ. 29.8
Ðèñ. 29.9
Îïûòû Ãåðöà ïîêàçàëè, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ â ñî-
îòâåòñòâèè ñ çàêîíàìè, êîòîðûå âûòåêàþò èç òåîðèè Ìàêñâåëëà. Ýòè îïûòû ïîä-
òâåðäèëè òàêæå ãèïîòåçó Ìàêñâåëëà îá ýëåêòðîìàãíèòíîé ïðèðîäå ñâåòà. Íà-
ïðàâëÿÿ èçëó÷åíèå âèáðàòîðà íà áîëüøóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ïëàñòèíó íîðìàëüíî
ê åå ïîâåðõíîñòè, Ãåðö íàáëþäàë ñòîÿ÷èå âîëíû, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå íà-
ëîæåíèÿ íà ïðÿìóþ âîëíó âîëíû, îòðàæåííîé îò ïëàñòèíû. Îáíàðóæèâàÿ ðåçî-
íàòîðîì óçëû è ïó÷íîñòè êîëåáàíèé â ñòîÿ÷åé âîëíå, îí ïîëó÷àë âîçìîæíîñòü
èçìåðÿòü äëèíó âîëíû è, çíàÿ ÷àñòîòó ýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé â âèáðàòî-
ðå, ìîã âû÷èñëèòü ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Ýòà ñêî-
ðîñòü îêàçàëàñü ðàâíîé ñêîðîñòè ñâåòà.
Ãåðö îáíàðóæèë, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû, èçëó÷àåìûå âèáðàòîðîì, îò-
ðàæàþòñÿ îò ìåòàëëè÷åñêèõ çåðêàë ïî òåì æå çàêîíàì, ïî êîòîðûì ïðîèñõîäèò
îòðàæåíèå îò çåðêàëà è ñâåòîâîãî ëó÷à, è íàáëþäàë òàêæå ïðåëîìëåíèå ýëåêòðî-
ìàãíèòíîé âîëíû ïðè ïðîõîæäåíèè åå ñêâîçü áîëüøóþ ïðèçìó, ñäåëàííóþ èç àñ-
ôàëüòà.
Áëåñòÿùèå îïûòû ïî èññëåäîâàíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ è ïðåëîìëåíèÿ â ðàç-
ëè÷íûõ ñðåäàõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí è ïî ýêñïåðèìåíòàëüíîìó äîêàçàòåëüñò-
âó ýëåêòðîìàãíèòíîé ïðèðîäû ñâåòà áûëè ïðîèçâåäåíû âûäàþùèìñÿ ôèçèêîì-
ýêñïåðèìåíòàòîðîì Ï. Í. Ëåáåäåâûì. Ï. Í. Ëåáåäåâ âïåðâûå îñóùåñòâèë â ñîç-
äàííîé èì ëàáîðàòîðèè âèáðàòîð âåñüìà ìàëûõ ðàçìåðîâ, êîòîðûé èçëó÷àë
âåñüìà êîðîòêèå âîëíû, èìåþùèå äëèíó ìåíüøå 1 ñì. Îí îñóùåñòâèë òàêæå ðå-
çîíàòîð ñ òåðìîïðåîáðàçîâàòåëåì, ïîçâîëÿþùèé ïðèíèìàòü ñòîëü êîðîòêèå âîë-
íû. Ãåðö, îïåðèðîâàâøèé âîëíàìè, èìåâøèìè äëèíó ïîðÿäêà ìåòðà, âûíóæäåí
áûë ñîçäàâàòü ïðèçìû è çåðêàëà áîëüøèõ ðàçìåðîâ. Ï. Í. Ëåáåäåâ â ñâîåé óñòà-
íîâêå ïîëó÷èë âîçìîæíîñòü ïîëüçîâàòüñÿ ïðåëîìëÿþùèìè è îòðàæàþùèìè
âîëíû óñòðîéñòâàìè âåñüìà ìàëûõ ðàçìåðîâ. Ýòî íå òîëüêî ñäåëàëî âñþ ýêñïå-
ðèìåíòàëüíóþ óñòàíîâêó íåãðîìîçäêîé, íî è îòêðûëî íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ
èññëåäîâàíèÿ, à èìåííî: îêàçàëîñü âîçìîæíûì èññëåäîâàòü ïðîõîæäåíèå ýëåê-
òðîìàãíèòíûõ âîëí ÷åðåç êðèñòàëëè÷åñêèå òåëà. Ðåçóëüòàòû ýòîãî çàìå÷àòåëüíî-
ãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ Ï. Í. Ëåáåäåâ îïóáëèêîâàë â 1895 ã. â ðàáîòå
ïîä íàçâàíèåì «Î äâîéíîì ïðåëîìëåíèè ëó÷åé ýëåêòðè÷åñêîé ñèëû».
Ìèðîâóþ ñëàâó ïðèíåñëè Ï. Í. Ëåáåäåâó åãî áëåñòÿùèå îïûòû, â êîòîðûõ îí
âïåðâûå ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàë äàâëåíèå ñâåòà. Â ïåðâûõ îïûòàõ, óñïåøíî
çàâåðøåííûõ â 1900 ã., Ï. Í. Ëåáåäåâ îáíàðóæèë è èçìåðèë äàâëåíèå ñâåòà íà
òâåðäûå òåëà. Â ïîñëåäóþùèõ, åùå áîëåå òðóäíûõ îïûòàõ, çàâåðøèâøèõñÿ ê
1910 ã., Ï. Í. Ëåáåäåâ ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàë ñóùåñòâîâàíèå ñâåòîâîãî äàâ-
ëåíèÿ íà ãàçû. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò Ï. Í. Ëåáåäåâà îêàçàëèñü â
ñîãëàñèè ñ âûâîäàìè ìàêñâåëëîâîé òåîðèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Èìåþùåå ìèðîâîå çíà÷åíèå èçîáðåòåíèå ïåðâîãî ðàäèîòåëåãðàôà áûëî ñäå-
ëàíî âûäàþùèìñÿ ðóññêèì ôèçèêîì è ýëåêòðîòåõíèêîì À. Ñ. Ïîïîâûì.
À. Ñ. Ïîïîâó ïðèíàäëåæèò çàñëóãà ñîçäàíèÿ ïåðâîãî ðàäèîòåëåãðàôà è ïðèìåíå-
íèÿ ðàäèîñâÿçè äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ öåëåé. À. Ñ. Ïîïîâ ñîçäàë ïåðâûé ïðèåìíèê
ðàäèîòåëåãðàôíûõ ñèãíàëîâ. Â ýòîì ïðèåìíèêå îí èñïîëüçîâàë äëÿ ðåãèñòðàöèè
ïðîõîäÿùèõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí òàê íàçûâàåìûé êîãåðåð, ïðåäñòàâëÿþùèé
214
×àñòü 4. Òåîðèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ
ñîáîé ñòåêëÿííóþ òðóáêó ñ ìåòàëëè÷åñêèì ïîðîøêîì. Òàêàÿ òðóáêà èìååò âåñü-
ìà áîëüøîå ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, íî ïðè ïðîõîæäåíèè â ìåñòå åå ðàñ-
ïîëîæåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñîïðîòèâëåíèå òðóáêè ðåçêî ïàäàåò. Âêëþ-
÷èâ òàêóþ òðóáêó â öåïü èñòî÷íèêà ÝÄÑ, ìîæíî ïî ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ òîêà
ñóäèòü î ïîÿâëåíèè ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Îäíàêî ïîñëå ïðåêðàùåíèÿ äåéñò-
âèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí ñîïðîòèâëåíèå òðóáêè âíîâü íå âîññòàíàâëèâàåòñÿ,
è äëÿ åãî âîññòàíîâëåíèÿ òðåáóåòñÿ âñòðÿõíóòü òðóáêó. À. Ñ. Ïîïîâ ââåë â ñâîé
ïðèåìíèê óñòðîéñòâî äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî âñòðÿõèâàíèÿ òðóáêè, äåéñòâóþùåå
ïîä âëèÿíèåì òîêà, âîçíèêàþùåãî â öåïè òðóáêè â ðåçóëüòàòå ïðîõîæäåíèÿ
ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû. Òàêèì îáðàçîì, òðóáêà àâòîìàòè÷åñêè ïðèâîäèëàñü â
ñîñòîÿíèå ãîòîâíîñòè çàðåãèñòðèðîâàòü íîâûé ñèãíàë. Ýòî èçîáðåòåíèå ñðàçó æå
äàëî âîçìîæíîñòü ðåãèñòðèðîâàòü ñèãíàëû àçáóêè Ìîðçå.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèåìà À. Ñ. Ïîïîâ ïåðâûé ïðåäëîæèë
èñïîëüçîâàòü àíòåííó — âåðòèêàëüíûé ïðîâîä, îäíèì êîíöîì ïðèñîåäèíåííûé
ê ïðèåìíîìó óñòðîéñòâó. Ïåðâîíà÷àëüíî À. Ñ. Ïîïîâ ïðèìåíÿë ñâîå ïðèåìíîå
óñòðîéñòâî äëÿ ðåãèñòðàöèè ïðèáëèæàþùèõñÿ ãðîçîâûõ ðàçðÿäîâ, â ñâÿçè ñ ÷åì
è íàçâàë èçîáðåòåííîå èì óñòðîéñòâî ãðîçîîòìåò÷èêîì. Çàòåì îí ïðèìåíèë ýòî
óñòðîéñòâî äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ðàäèîñâÿçè â âîåííî-ìîðñêîì äåëå.
Îôèöèàëüíîé äàòîé èçîáðåòåíèÿ ðàäèî ïðèíÿòî ñ÷èòàòü 7 ìàÿ 1895 ã., êîãäà
À. Ñ. Ïîïîâ âûñòóïèë ñ ïóáëè÷íûì äîêëàäîì íà çàñåäàíèè ôèçè÷åñêîãî îòäåëå-
íèÿ Ðóññêîãî ôèçèêî-õèìè÷åñêîãî îáùåñòâà íà òåìó «Îá îòíîøåíèè ìåòàëëè-
÷åñêèõ ïîðîøêîâ ê ýëåêòðîìàãíèòíûì êîëåáàíèÿì». Âî âðåìÿ ýòîãî äîêëàäà
À. Ñ. Ïîïîâ äåìîíñòðèðîâàë äåéñòâèå ñâîåãî ïðèåìíîãî óñòðîéñòâà.
Ñîâðåìåííûå àíòåííû ïåðåäàþùèõ è ïðèåìíûõ ðàäèîñòàíöèé îñóùåñòâëÿ-
þòñÿ ïî òîìó æå ïðèíöèïó, êîòîðûé áûë ïîëîæåí â îñíîâó êîíñòðóêöèè ïåðâîé
àíòåííû À. Ñ. Ïîïîâà. Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè àíòåííû ñòàâèòñÿ çàäà÷à ñîçäàíèÿ
ðàçâåðíóòîãî êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà. Àíòåííû, ðàñïîëîæåííûå íàä ïîâåðõ-
íîñòüþ çåìëè, îáû÷íî ñîñòîÿò èç âåðòèêàëüíûõ ïðîâîäîâ, ñîåäèíåííûõ ñ áîëåå
èëè ìåíåå ðàçâèòîé ãîðèçîíòàëüíîé ñåòüþ ïðîâîäîâ. Äëÿ ïåðåäàþùåé ðàäèî-
ñòàíöèè íèæíèé êîíåö àíòåííû ïðèñîåäèíÿþò ê îäíîìó èç çàæèìîâ êàòóøêè
ãåíåðàòîðà ýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé âûñîêîé ÷àñòîòû. Äðóãîé çàæèì êà-
òóøêè ñîåäèíÿþò ñ çåìëåé ÷åðåç ñïåöèàëüíóþ ñèñòåìó çàçåìëèòåëÿ. ÝÄÑ âûñî-
êîé ÷àñòîòû, âîçáóæäåííàÿ â êàòóøêå ãåíåðàòîðà, ñîçäàåò ìîùíûå êîëåáàíèÿ
òîêà â àíòåííå, êîíòóð êîòîðîé îáû÷íî íàñòðàèâàþò â ðåçîíàíñ ñ ÷àñòîòîé êîëå-
áàíèé â ãåíåðàòîðå.
Ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ àíòåííû ìîæåò áûòü âû÷èñ-
ëåíà ñëåäóþùèì ïóòåì. Åñëè àíòåííà ðàñïîëîæåíà íàä
ïîâåðõíîñòüþ õîðîøî ïðîâîäÿùåé çåìëè, òî ìîæíî
ïðåäñòàâèòü ñåáå çåìëþ çàìåíåííîé çåðêàëüíûì èçî-
áðàæåíèåì àíòåííû (ðèñ. 29.10). Îêðóæèâ àíòåííó
è åå çåðêàëüíîå èçîáðàæåíèå çàìêíóòîé ïîâåðõíî-
ñòüþ
s
, ïðèìåíèì ê îáúåìó
V
, îãðàíè÷åííîìó ýòîé
ïîâåðõíîñòüþ, óðàâíåíèå (**) ïðåäûäóùåãî ïàðà-
ãðàôà. Ïîäðàçóìåâàÿ ïîä âåëè÷èíîé
ð
å
òîëüêî ìîù-
íîñòü, ðàâíóþ ñêîðîñòè ïåðåõîäà ýíåðãèè èç àíòåííû
Ãëàâà 29. Ïåðåìåííîå ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â äèýëåêòðèêå
215
Ðèñ. 29.10