Дослідження поля електричного диполя герца
Мета роботи: дослідження просторового розподілу характеристик електромагнітного поля, яке збуджується електричним диполем Герца, і вплив відбиваючої поверхні на діаграму спрямованості диполю.
Короткі теоретичні відомості
Елементарний електричний збуджувач електромагнітного поля реалізується як короткий, порівняно з довжиною хвилі. Відрізок провідника з електричним струмом – диполь Герца. Оскільки довжина провідника значно менша за довжину хвилі
, то в усіх його точках амплітуди і фази електричного струму практично однакові. Ці обставини значно спрощують процедури математичного аналізу структури електромагнітного поля, яке збуджується електричним диполем Герца у вільному просторі. На рис. 2.1 в сферичній системі координат зображені компоненти електромагнітного поля у довільній точці дальньої зони випромінювача: меридіональна складова Еq вектора напруженості електричного поля та азимутальна складова вектора напруженості магнітного поля Н j
.
Комплексні амплітуди складових векторів напруженостей електричного і магнітного
полів, збуджених електричним диполем у дальній зоні, тобто на відстанях
, визначаються на підставі співвідношень:
|
![дослідження поля електричного диполя герца дослідження поля електричного диполя герца - student2.ru](/images/mekhanika/doslidzhennya-polya-elektrichnogo-dipolya-gerca-681135-7.gif)
,
де – комплексна амплітуда електричного струму диполя;
– коефіцієнт фази;
– колова частота;
– абсолютна діелектрична проникність навколишнього простору.
На рис. 2.1 також зображене взаємне розміщення векторів і
в дальній зоні для кутів
і
. На ньому літерою
позна-
чено вектор Умова–Пойнтінга. Електричний диполь знаходиться в центрі
координатної системи, його вісь співпадає з віссю . З рис. 2.1 видно, що вектор напруженості електричного поля
перпендикулярний радіусу і розташований в меридіональній (вертикальній) площині, що проходить
через вісь диполя. Вектор напруженості магнітного поля є перпендикулярним до вектора напруженості електричного поля і розташовується в азімутальній (горизонтальній) площині, яка перпендикулярна осі електричного диполя. Напрям вектора Умова–Пойнтінга співпадає з напрямом радіуса-вектора
.
Нормована функція, що визначає залежність поля (2.1) від кутових напрямків і
:
(2.2)
зветься характеристикою спрямованості (хС), а її графічне зображення – діаграмою спрямованості (ДС) диполя.
На рис. 2.2,а зображена нормована ДС диполя Герца в вертикаль-
ній площині, а на рис. 2.2,б – в горизонтальній площині.
Рис. 2.2
Із співвідношення (2.2) і рис. 2.2 випливає, що значення напруженості поля диполя Герца залежить від кута , але не залежить від кута
.