Материал: ЭД (3.1)

Как видно из общих выражений для ̇ и ̇ составляющие напряженности электрического и магнитного полей в ближней зоне

Это не означает, конечно, что в ближней зоне отсутствует излучение. В выражениях для поля имеются слагаемые, пропорциональные 1⁄ , которые определяют излучаемую энергию. Однако их абсолютные величины малы по сравнению с абсолютными величинами составляющих , и . Это означает, что в ближней зоне имеется относительно большое реактивное поле. Полный поток энергии во всех зонах одинаков (предполагается, что в среде отсутствуют потери).

Комплексный вектор Пойнтинга оказывается чисто мнимой величиной, а его среднее значение – равным нулю. Потоки мощности

1̇∙ ̇), носят реактивный (колебательный) характер (рисунок).

Сформулированные выводы приближенны, так как они связаны с учетом неравенства . Фактически сквозь ближнюю зону проходят волны, несущие с собой радиально направленный поток активной мощности, подведенной от источника к диполю. Этот поток проходит затем через промежуточную и дальнюю зоны, формируя поле излучения диполя. Однако в ближней зоне поток активной мощности пренебрежимо мал по сравнению с большим реактивным потоком.

Поле электрического вибратора в дальней зоне

В дальней зоне (естественно, ℓ). Поэтому величиной в показателе экспоненты пренебрегать нельзя, а в амплитудной части

ближней зоной. Составляющие поля распространяются от центра диполя в виде сферических волн (содержат сферическую функцию

имеет чисто реальный характер. Эта мощность, уходящая от диполя, –

сдвигом 90°, что приводит к реактивному характеру создаваемого ими

(рисунок).

Поскольку |П̇|~ −3, а |П̇|~ −2, в дальней зоне реактивный поток мал по сравнению с активным и с удалением от диполя неравенство

закону −2, последней составляющей можно пренебречь и приближенно описывать поле выражениями

На рисунке представлена картина силовых линий поля электрического диполя.

В дальней зоне электромагнитное поле элементарного электрического излучалетя представляет собой сферическую волну, распространяющуюся со скоростью, равной скорости света в данной среде.

Поле электрического вибратора в дальней зоне

Функция, описывающая зависимость величины составляющих поля от угловых координат , , называется функцией направленности. Графическое изображение этой функции на плоскости или в трехмерном пространстве принято называть диаграммой

направленности. Пренебрегая в дальней зоне малой составляющей ̇,

видим, что направленные свойства излучения электрического диполя описываются функцией

( ) = sin

которая в любой плоскости сечения, проходящей через ось диполя, изображается «восьмеркой». Так как ( ) не зависит от , что является естественным ледствием осевой симметрии излучателя-диполя, то объемное изображение ( ) в сферических координатах имеет вид тора.

Наиболее интенсивно электрический диполь излучает в экваториальной плоскости ( = 90°). Если напряженность поля илив некоторой точке этой плоскости принять за единицу, то при движении по дуге постоянного радиуса в меридиональной плоскости напряженность поля будет уменьшаться по закону синуса. Вдоль своей оси ( = 0° и 180°) диполь не излучает.

Мощность излучения электрического вибратора

Распространение волны сопровождается переносом энергии.

Средняя за период плотность потока мощности равна П = ReП̇, в

которую следует подставить комплексный вектор П̇= 12 (̇× ̇) для

поля электрического излучателя. Комплексный вектор Пойнтинга в рассматриваемом случае является чисто вещественной величиной.

Средняя мощность, излучаемая в пространство электрическим излучателем, находящимся в среде без потерь, равна среднему потоку мощности через любую замкнутую поверхность, окружающую излучатель

изл = П .

Вычисление интеграла упрощается, если в качестве поверхности , охватывающей излучатель, используется сфера с центром в начале координат и достаточно большим радиусом , чтобы выполнялось условие 1 (дальняя зона).

В сферической системе координат элемент поверхности

= 0 ∙ 2sin ∙ .

Учитывая, что в дальней зоне

э ℓ

= ст2 ∙ sin,

э ℓ

= ст √ sin, 2

проходящая через элементарную площадку dS сферы средняя мощность будет равна