3 (Электродинамика), страница 3

Для увеличения частоты надо уменьшить и . Этого можно достичь, уменьшая площадь пластин конденсатора, увеличивая расстояние между пластинами и уменьшая число витков катушки, т.е. в пределе превращая контур в прямой проводник, с распределёнными вдоль него малыми индуктивностью и ёмкостью. Ясно, что уравнения, описывающие электромагнитные процессы в колебательном контуре (построенные на базе использования правил Кирхгофа) здесь уже не применимы, поскольку нарушается условие квазистационарности. Однако качественно работу такого проводника как генератора электромагнитных колебаний описать можно (такой проводник носит название линейного вибратора или вибратора Герца). Процесс перевода контура в вибратор показан на рис.18.

Процесс в вибраторе происходит аналогично процессам в колебательном контуре (рис. 19).

Если концам вибратора сообщить разноимённые заряды (например, с помощью источника переменной э.д.с., расположенной в середине проводника), то между разноимёнными зарядами образуется электрическое поле , при этом силовые линии поля начинаются на положительных и кончаются на отрицательных зарядах (направление линий указано стрелками). При сближении зарядов (ток вибратора) между ними и вокруг них появляется магнитное поле , имеющее замкнутые силовые линии (направление линий указано стрелками). Возникнув, поля и начинают двигаться, распространяясь со скоростью . При этом концы силовых линий остаются всё это время на зарядах, а форма их всё это время изменяется в связи с их движением со скоростью . Через половину периода переменный ток, обусловленный переменной э.д.с., изменяет полярность, что приводит к расположению на проводнике зарядов уже противоположного знака. Между зарядами опять возникают новые силовые линии , но уже другого направления, так как полярность зарядов изменилась, а силовые линии всегда направлены от положительного заряда к отрицательному. Также образуются и новые магнитные силовые линии и также другого направления, поскольку ток изменил направление. Поскольку концы старых силовых линий при образовании новых линий уже не могут находиться на заряде, они должны оторваться от него и "улететь" в пространство со скоростью . С другой стороны, так как концы силовых линий не могут "болтаться" в пространстве, они соединяются, образуя замкнутые силовые линии вихревого электрического поля. В этот момент они и становятся "свободными", независимыми от зарядов.

В поле излучения силовые электрические линии лежат в меридианных плоскостях, проходящих через ось вибратора, и представляют замкнутые петли. Магнитные силовые линии имеют форму концентрических окружностей, которые связаны с электрическими линиями и лежат в плоскостях, перпендикулярных оси вибратора. Длина волны, излучаемая вибратором , где - длина вибратора. Вибратор можно рассматривать как диполь, заряды которого совершают колебательное движение вдоль его оси.

61