Вложенный файл в формате Word
реклама
Электрические силовые линии бегущей волны перпендикулярны к поверхности идеального проводника и несколько наклонны к поверхности реального проводника. Магнитные силовые линии параллельны поверхности проводника. Электрические и магнитные силовые линии взаимно перпендикулярны. Их направление связано с направлением движения энергии правилом трех пальцев правой руки: если три пальца правой руки — большой, указательный и средний — расположить взаимно перпендикулярно и большой палец совместить с направлением электрического поля E, а указательный — с направлением магнитного поля H, то средний палец укажет направление движения электромагнитной энергии (см рис. 2. 13). Вектор Y, показывающий направление движения электромагнитной энергии и по величине равный количеству энергии, проходящей за 1cек через площадку в 1м2, расположенную в плоскости поперечного сечения линии, называется вектором плотности потока энергии или вектором Пойнтинга. Для воздушной линии величина вектора Пойнтинга определяется по формуле: П[вm/м2] = E [в/м] H [a/м], а направление его определяется указанным выше правилом трех пальцев правой руки. Небольшой наклон электрических силовых линий к поверхности проводника вблизи него объясняется тем, что вектор Пойнтинга имеет составляющую, перпендикулярную поверхности проводника, т. е. часть энергии поля входит в проводник, где превращается в тепловую энергию. Ток смещения существует там, где изменяется электрическое поле, т. е. в вакууме и диэлектрике. В проводнике ток смещения можно не учитывать, так как он значительно меньше тока проводимости. Ток смещения подобен току проводимости тем, что оба они одинаково возбуждают магнитное поле. Существенное различие между ними состоит в том, что току проводимости соответствует движение зарядов, а току смещения в вакууме соответствует только изменение напряженности электрического поля. Ток смещения в вакууме не сопровождается выделением тепла, а ток смещения в диэлектрике сопровождается выделением тепла, подчиняющимся совершенно иным законам, чем выделение тепла в проводнике при прохождении через него тока проводимости. Теперь можно сформулировать следующую очень важную закономерность: магнитные силовые линии всегда бывают замкнутыми и окружают ток проводимости или ток смещения. Поместим в переменное магнитное поле контур АБВГ (рис. 3. 4); согласно закону электромагнитной индукции в активных отрезках контура АГ и БВ, которые пересекаются магнитным полем, возникает э. д. с. взаимоиндукции. Величина ее пропорциональна скорости изменения магнитного потока, т. е. скорости изменения напряженности магнитного поля Я. Образование э. д. с. в контуре — это результат действия электрических сил вдоль сторон АГ и БВ. Следовательно, с помощью контура АБВГ можно обнаружить электрическое поле в пространстве, где изменяется магнитное поле. Очевидно, что это изменяющееся электрическое поле существует независимо от того, есть в пространстве контур АБВГ или нет его. Из этого следует, что переменное магнитное поле индуктирует переменное электрическое поле. Исследования показывают, что силовые линии электрического поля, индуктированного изменяющимся магнитным полем в свободном пространстве, замкнуты и охватывают силовые линии магнитного поля. Таким образом, всякое изменяющееся магнитное поле создает переменное электрическое поле, силовые линии которого замкнуты и охватывают силовые линии создающего его магнитного поля (рис. 3. 5, а). Напряженность индуктированного электрического поля пропорциональна скорости изменения магнитного поля. Этот закон электромагнитной индукции можно сформулировать так: всякое изменяющееся электрическое поле (ток смещения) создает переменное магнитное поле, силовые линии которого замкнуты и охватывают силовые линии создающего его электрического поля (рис. 3. 5, б), величина напряженности индуктированного магнитного поля пропорциональна скорости изменения электрического поля. Это важнейшее свойство взаимной индукции полей объясняет природу распространения волн в свободном пространстве, где нет ни то ков проводимости, ни зарядов. В волноводе, размеры которого выбраны из условий а = 0,7λ, b = 0,35λ, может распространяться только волна H10
