7.2. Магнітний елементарний випромінювач

7.2.1. Метод розв’язку завдання

Поле, що утворює елементарний магнітний випромінювач, можна дослідити за методикою аналогічною електричному диполю. Елементарний магнітний випромінювач створимо як аналог електричного вібратора але з фіктивним магнітним струмом.

Тобто на підставі принципу переставної двоїстості(див. п. 4.7) виконаємо відповідні заміни:

,,,,. (7.34)

На рис. 7.10апоказано електричний вібратор Герца, але з магнітним струмом який створює силові лінії електромагнітного поля.

Зауважимо, що такі самі лінії поля (відповідно й саме таке поле) формує рамка із електричнимструмом (рис. 7.10б), замість фіктивного магнітного диполя. Тому реальним магнітним елементарним випромінювачем єрамка із струмом.

Рисунок 7.10. Елементарний магнітний випромінювач: а – з фіктивним магнітним струмом ,б – з реальним електричним струмом (рамка зі струмом)

Таким чином, загальну систему рівнянь складників електромагнітного поля магнітного елементарного випромінювача можна отримати із (7.9), (7.11а), (7.12а), відповідно, для складників електромагнітного поля,,напідставі замін(7.34), тобто:

(7.35)

(7.36)

(7.37)

В природі магнітний струм не існує, отже реальний магнітний елементарний випромінювач – це рамка з електричним струмом.

Для отримання відповідних формул необхідно виконати заміну фіктивного магнітного струму у лінійному вібраторі довжиноюl– реальним електричним струмому рамці площеюS, тобто

(7.38)

Із урахуванням (7.38) перепишемо рівняння складників електромагнітного поля магнітного елементарного випромінювача (7.35)...(7.37) для електричного струму:

(7.39)

(7.40)

(7.41)

Далі з’ясуємо конкретні ситуації для ближньоїтадальньоїзон магнітного елементарного випромінювача.

7.2.2. Ближня зона

В табл. 7.2 наведено формули, що отримані на основі принципу «переставної двоїстості» з формул (7.35)...(7.37) та (7.39)...(7.41), за умов ближньої зони , відповідно. На підставі наведених вище положень отримаємо формули для електричного вібратора з фіктивним магнітним струмом (7.42)...(7.44) та рамкового, з реальним електричним (7.45)...(7.47).

Таблиця 7.2. Складники поля елементарного магнітного випромінювача у ближній зоні

Фіктивний магнітний струм				Електричний струм
№	Формула	№ формули	№		Формула	№ формули
1		(7.42)	1			(7.45)
2		(7.43)	2			(7.46)
3		(7.44)	3			(7.47)

Визначимо співвідношення для магнітного випромінювача:

, (7.48)

. (7.48а)

Рисунок 7.11. Залежність відношення між складниками E та H від відстані до магнітного випромінювача

Зазначимо, що середнє значення модуля вектора Пойнтинга в ближній зоні дорівнює нулю, як це випливає з (7.42) та (7.44) або (7.45) та (7.47), складники Е(t) та Н(t) – в квадратурі.

Як випливає із (7.48) та рис. 7.11 параметр магнітного випромінювача низькоімпедансний. Зауважимо, що у ближній зоні характер залежності складників поля від відстані такий: . Ці співвідношення показують, щомагнітний складник поля магнітного випромінювача у ближній зоні згасає від відстані інтенсивніше, ніж електричний, тому, що магнітний емітер створює, як магнітний, так і електричний складники поля, тобто «працює на двох».