Электродинамика (РТФ, Климовский, 5 семестр) / Электродинамика .pdf / ЭД (3.2)

3.2. Поле магнитного вибратора

Магнитный вибратор (магнитный излучатель) является

магнитным аналогом электрического излучателя, то есть он представляет собой линейный излучатель длиной ℓ , по которому

протекает переменный во времени и постоянный по величине магнитный ток стм̇. Отсутствие в природе магнитного тока не означает, что нельзя создать техническое устройство, по своему действию имитирующее излучение магнитного излучателя. Один из примеров такого устройств, который называется элементарный щелевой излучатель,

показан на рисунке.

Если поперек щели создать переменное электрическое поле, то такая щель становится элементом, по которому протекает гипотетический магнитный ток в направлении, параллельном длинным кромкам щели.

Замена в излучателе электрического тока на магнитный по принципу перестановочной двойственности приводит к тому, что в создаваемом магнитным излучателем электромагнитном поле силовые

линии ̇, ̇будут в точности повторять конфигурацию линий ̇, ̇в поле электрического излучателя.

Эта симметрия позволяет получить готовые выражения для вычисления напряженности поля магнитного диполя, применив правила перестановочной двойственности к полученным выражениям для электрического излучателя

Если ̇ – напряжение на зажимах щели в точке подключения источника для рассмотренного примера магнитного излучателя, то:

стм̇ = −2 ̇.

Это можно показать на основании принципа перестановочной двойственности.

Касательную проекцию магнитного поля на поверхности идеальной проводящей полоски шириной (рисунок слева) можно найти, воспользовавшись законом полного тока, совместив путь интегрирования с контуром поперечного сечения проводника

̇ = э̇⁄(2Δ).

ст

Предполагаем, что толщина полоски равна нулю.

Поскольку в силу принципа перестановочной двойственности электрический и магнитный вектор взаимозаменяемы, то можно записать выражение для тангенциальной составляющей электрического поля щелевой антенны

Как и в случае электрического излучателя, в поле магнитного излучателя можно выделить ближнюю, промежуточную и дальнюю зоны. Свойства поля в этих зонах аналогичны установленным для электрического излучателя.

Поле магнитного излучателя в дальней зоне

Применяя принцип перестановочной двойственности к выражениям

направлен вдоль 0.

мощности излучения значительно превосходит колебательный реактивный поток |П̇| |П̇|, т.е. электромагнитное поле с большой точностью может быть представлено убегающими от центра излучателя сферическими волнами.

Направленные свойства магнитного излучателя те же, что и у электрического. Излучательную способность магнитного излучателя удобней оценивать по величине проводимости излучения. Представляя

С помощью совокупности магнитных вибраторов можно представить не только щелевые антенны, нашедшие применение в аэрокосмической технике и в волноводно-щелевых антенных решетках. Малое металлическое кольцо, обтекаемое переменным током, или ферритовый стержень, возбуждаемый витком с высокочастотным током, также могут быть заменены магнитными вибраторами.