12.11. Випромінювання електричного диполя

Вирішальним дослідом, що ствердив максвелівську теорію та виявив існування електромагнітних хвиль, як сукупність змінних електричного та магнітного поля, став дослід Герца (1888 р.). Джерелом електромагнітних хвиль може бути будь-який закритий коливальний контур, але потрібно їх збудити у відкритому просторі. Ця задача була розв’язана шляхом зменшення в контурі величини індуктивностіL та розсування пластин конденсатора аж до перетворення конденсатора у два провідники. В цих провідниках виникають стоячі електромагнітні хвилі, а навколо них у простір випромінюються й розповсюджуються електромагнітні коливання. Такий контур дістав назву вібратора або диполя Герца, який ще має назву осцилятора.

Якщо розміри випромінювальної системи (диполя) малі порівняно з довжиною хвилі , то в просторі на відстанях (хвильова зона) поле випромінювання близьке до поля випромінювання осцилятора, що має такий само дипольний момент, як і вся система випромінювання. Структура поля випромінювання диполя показана на Мал.138.

Можна показати, що миттєва потужність випромінювання диполя з дипольним моментом р=ql дорівнює

. (1)

Якщо величина диполя змінюється з часом гармонічно з частотою  та амплітудою

, (2)

то потужність випромінювання буде дорівнювати

. (3)

Середня потужність за період Т визначається середнім значенням <cos²t>=1/2 і становитиме

. (4)

Індикатриса випромінювання осцилятора (див.Мал.139) у хвильовій зоні визначає залежність інтенсивності випромінювання від кута  між віссю диполя й напрямком випромінювання . Як показують розрахунки вона задається співвідношенням

. (5)

У наведеній нижче Таблиці, у розрізі довжин хвиль та частот, представлена структура випромінювання різних джерел від радіохвиль до -випромінювання.

Таблиця 1. Діапазони електромагнітного випромінювання

Вид випромінювання	Довжина хвилі , м	Частота хвилі , Гц	Джерело випромінювання
Радіохвилі			Коливальний контур Вібратор Герца Генератори
Оптичне інфрачервоне видиме ультрафіолетове		6  3.75 3.75 .57.5 3	Лампи Лазери
Рентгенівське		1.5 5	Трубки Рентгена
випромінювання		 > 5	Радіоактивний розпад Ядерні реакції Космічне випромінювання

12.12.Контрольні питання

1. Магнiтний момент плоского контура з струмом.

2. Визначення iндукцiї магнiтного поля.

3. Закон Бiо-Савара-Лапласа.

4.Індукцiї магнiтного поля короткого прямолiнiйного провiдника із

струмом.

5. Індукцiї магнiтного поля на вісі кругового струму.

6. Індукцiї магнiтного поля соленоїда.

7. Індукцiї магнiтного поля заряду, що рухається.

8. Закон Ампера, сила Лоренця.

9. Сила взаємодiї cтрумiв.

10. Момент сили та потенцiальна енергiя контура у магнiтному полi.

11. Потiк індукції та робота магнiтного поля.

12. Визначення питомого заряду електрона.

13. Циклiчнi прискорювачi заряджених частинок.

14. Мас-спектрометри.

15. Закон Фарадея та його зв'язок з законом збереження енергiї.

16. Електронна теорiя закону електромагнітної iндукцiї.

17. Явище електромагнiтної самоiндукцiї.

18. Явище електромагнiтної взаємоiндукцiї.

19. Енергiя магнiтного поля соленоїда.

20. Густина енергії магнітного поля.

21. Циркуляція індукції магнітного поля.

22. Гiромагнiтне вiдношення для електрона.

23. Вектор намагнiченності середовища, коефіцієнт магнітної

сприйнятливості.

24. Дiамагнетизм, парамагнетики, феромагнетики.

25. Iндукцiя магнiтного поля в магнетику.

26. Магнітна проникливісь, напруженiсть магнiтного поля в магнетику.

27. Закон повного струму.

28. Електромагнітний коливальний контур RLC.

29. Диференціальне рівняння коливань у електромагнітному контурі.

30. Розв’язок рівняння згасаючих коливань в електричному

коливальному контурі.

31. Реактивні опори та імпеданс.

32. Резонанс напруги та струму в коливальному контурі

33. Змінний струм: напруга, сила струму, потужність, фазові

співвідношення.

34. Струм змiщення.

35. Теореми Стокса та Остроградського-Гауса.

36. Рiвняння збереження заряду.

37. Циркуляція вихрового електричного поля.

38. Рівняння Максвела у iнтегральнiй формi..

39. Рівняння Максвела у диференцiальнiй формi.

40. Диференцiальне рiвняння електромагнiтної хвилi.

41. Плоска електромагнiтна хвиля.

42. Поляризацiя хвилi.

43. Енергiя, інтенсивність та тиск електромагнітної хвилi.

44. Неоднорiдне рiвняння руху у електричному коливальному контурі.

45. Електричний диполь: потужність випромінювання, індикатриса

випромінювання.