Основные свойства свободного электромагнитного поля

Свободное электромагнитное поле

Основные свойства свободного электромагнитного поля

Переменное электромагнитное поле становится свободным в результате своего излучения, т.е. отрыва от источника, без связи с которым оно может существовать и распространяться самостоятельно. Такое поле существует только в движении и только со скоростью света, обладает энергией и переносит ее по пространству с этой же скоростью. Оно может излучаться источником отдельным импульсом или непрерывно. Свободное электромагнитное поле не может быть ни стационарным, ни квазистационарным, оно только нестационарное, обычно периодическое с простым или сложным спектральным составом по частоте.

Механизм излучения свободного электромагнитного поля

Отрыв свободного электромагнитного поля происходит не от самого источника, а в волновой зоне на некотором расстоянии от него. Тогда как в близи источника в зоне при действует переменное квазистационарное электромагнитное поле, которое связи с источником не теряет и к излучению не способно. В промежуточной зоне

,

происходят сложные процессы преобразования неспособного к излучению квазистационарного поля к полю нестационарному, способному к излучению. По достижении волновой зоны излучение свободного электромагнитного поля возникает потому, что в соответствии с уравнениями Максвелла

периодически изменяющиеся поля и в этой зоне становятся способными порождать друг друга и распространяться по пространству без участия источника. Эти два уравнения Максвелла после своих преобразований приводятся к волновым уравнениям для полей и , а из них следует, что излучаемое свободное электромагнитное поле обладает волновыми свойствами. Удаляясь от источника, оно распространяется по пространству самостоятельно со скоростью

,

которая во всех веществах со свойствами и практически совпадает со скоростью света в вакууме ( ). Это в основном идеальные диэлектрики и близкие к ним несовершенные диэлектрики.

Очевидно величина

,

выражает длину волны свободного электромагнитного поля. Это расстояние, на которое продвигается электромагнитное поле в новые области пространства за один период колебаний. При частотах 50 Гц, 10⁶ Гц и 10⁹ Гц длина волны составляет соответственно 6000км, 30м и 30см. Длиной волны определяются также примерные границы квазистационарной, переходной и волновой зон вокруг источника, соответственно

.

Свободное электромагнитное поле

Основные свойства свободного электромагнитного поля

Переменное электромагнитное поле становится свободным в результате своего излучения, т.е. отрыва от источника, без связи с которым оно может существовать и распространяться самостоятельно. Такое поле существует только в движении и только со скоростью света, обладает энергией и переносит ее по пространству с этой же скоростью. Оно может излучаться источником отдельным импульсом или непрерывно. Свободное электромагнитное поле не может быть ни стационарным, ни квазистационарным, оно только нестационарное, обычно периодическое с простым или сложным спектральным составом по частоте.