ть теплоти, що виділяється в одиницю часу.
Відповідно до теореми Пойнтінга, зміна енергії електромагнітного поля в обсягом V відбувається по 2-м причин. По - перше, за рахунок руху енергії в просторі, по - друге, за рахунок нагрівання діелектрика при протіканні струмів провідності.
1.5 Монохроматичні хвилі в ідеальному просторі
Радіосигнал являє собою складну залежність величин E і H від часу, спектр сигнал містить безліч частот. Якщо сигнал узкополосний, то його спектр зосереджений поблизу несучої частоти і можна, в першому наближенні, вважати, що коливання E (t) і H (t) мають гармонійну форму, тобто спектр містить тільки одну частоту f, Гц (або циклічну частоту, рад/с).
Електромагнітні хвилі, в яких спектр коливань містить одну частоту, називають монохроматичними. Введення поняття монохроматичних хвиль істотно спрощує аналіз.
Припустимо, що коливання поширюються уздовж однієї осі z, тобто E (t, z) і H (t, z) - функції 2-х змінних: t і z. В деякій точці простору z = 0 є джерело електромагнітного поля
,
де Em - амплітуда коливань.
Аналогічно змінюється в часі і H (t, 0). Вважаємо, що джерело коливань створює поле, яке не змінюється за координатами x і y. У точці напруженість електричного поля
,
де v-швидкість поширення хвилі, або
(1.7)
Постійне
(1.8)
називається фазовим множником. Якщо врахувати, що, а довжина хвилі
,
то
(1.9)
і має іншу назву - хвильової множник, або хвильове число.
Миттєва фаза коливань
(1.10)
- функція часу і координати. Якщо об'єднати в просторі всі крапки, в яких коливання синфазних, тобто , То отримаємо поверхню рівних фаз. На цієї поверхні в даний момент часу значення E однакові. Поверхня рівних фаз називається хвильової поверхнею. У розглянутому випадку хвильова поверхня є площиною, що тягнеться в просторі нескінченно уздовж координат y і x.
Уздовж координати z площину рухається зі швидкістю
,
званої фазової швидкістю. З (1.10) випливає що
В
і фазова швидкість
,
тобто збігається зі швидкістю v, яка визначається (1.3).
Отже, якщо джерело поля створює гармонійні коливання в площині z = 0, то в ідеальному діелектрику виникає плоска монохроматична хвиля, у якої вектори і змінюються за законом
, (1. 11, а)
(1.11, б)
і зрушені в просторі на кут 900, фазова швидкість хвилі дорівнює
,
а зв'язок амплітуд напруженостей електричного і магнітного полів підпорядковуються формулою (1.5). Запишемо, в якому співвідношенні знаходяться енергії електричного і магнітного полів у плоскій хвилі.
Щільність енергії електричного поля
В
і враховуючи (1.5), отримаємо
В
Таким чином, енергія плоскої хвилі складається з рівних часткою енергії електричного і магнітного полів.
1.6 Поляризація радіохвиль
Електромагнітні хвилі бувають поляризованими і неполяризований. Хвилі називаються поляризованими, якщо напрями векторів і в просторі можуть бути визначені в будь-який момент часу. Якщо ж напрямку і змінюються в часі випадковим чином, то хвиля називається неполяризований. Для радіозв'язку природно використовувати поляризовані хвилі, що дає можливість ефективного прийому радіосигналів при відомому законі зміни і в просторі.
Види поляризації розрізняються законом зміни до просторі площини поляризації, тобто площині, що проходить через вектора і. Якщо площину поляризації залишається нерухомою по міру поширення хвилі, то така поляризація називається лінійною. Приклади лінійно поляризованих хвиль представлені на рис.1.2.
В
Вектор може бути розташований під кутом до площини х або у. У цьому випадку він утворений сумою двох векторів:
В
Якщо вектори іколеблются синфазно в часі, то поляризація залишається лінійною. Якщо ж антеною (при z = 0) збуджуються коливання і, зсунуті по фазі на П† = В± 90 Вє, наприклад
В
то сумарний вектор Е обертається. Кінець вектора (а отже, і) описує коло з центром на початку координат. Така поляризація називається круговою. p> У разі нерівності амплітуд коливань і поляризація стає еліптичної - рис.1.3. Кругову і еліптичну поляризацію називають також обертається з лівим або з правим обертанням.
В
При поширенні хвилі з обертається поляризацією кінці векторів і описують у просторі гвинтові лінії.
1.7 Представлення монохроматичних хвиль у вигляді комплексних. амплітуд
У разі монохроматичних хвиль коливання в деякій точці простору мають вигляд
(1.12)
Функцію такого виду можна розглядати як дійсну...
