РАДИО ВСЕМ, №19, 1929 год. ЯЧЕЙКА ОДР ЗА УЧЕБОЙ

"Радио Всем", №19, октябрь, 1929 год, стр. 560

ЯЧЕЙКА ОДР ЗА УЧЕБОЙ


ЗАНЯТИЕ 17-е. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

В прошлом занятии мы рассмотрели один из методов возбуждения затухающих электрических колебаний, именно метод искрового колебательного разряда. В современной радиотехнике обычно применяются незатухающие колебания и в соответствии с этим и другие методы получения электрических колебаний. Но метод искрового разряда, помимо того, что он не потерял еще своего практического значения, наиболее удобен по своей наглядности и простоте для изучения электрических колебаний. Поэтому именно на этом методе мы остановились при рассмотрении вопроса об электрических колебаниях. С методами получения незатухающих колебаний мы познакомимся в дальнейших занятиях, а сейчас, не останавливаясь на них, перейдем к вопросу о возникновении и распространении электромагнитных волн.

В свое время мы познакомились с электрическими и магнитными полями и основными их свойствами. Мы уже знаем, что причиной, вызывающей электрическое поле, являются электрические заряды, а причиной, создающей магнитное поле, являются или постоянные магниты, или электрический ток. Но мы рассматривали только такие электрические и магнитные поля, которые существуют отдельно и независимо друг от друга. Однако часто встречаются такие случаи, когда электрическое и магнитное поля не независимы друг от друга, а существуют вместе как одно целое и созданы одними и теми же явлениями. Представим себе, например, провод, по которому течет переменный электрический ток. Находящиеся в этом проводе заряды вызывают вокруг него электрическое поле, но так как заряды эти все время двигаются то в ту, то в другую сторону, то окружающее провод электрическое поле будет не постоянным, а переменным. Но помимо электрического поля эти движущиеся заряды в проводе, представляющие собой электрический ток, будут создавать вокруг провода также переменное магнитное поле. Ясно, что так как оба эти поля, и электрическое и магнитное, созданы одними и теми же движущимися электрическими зарядами, то они не будут независимы друг от друга — между ними будет существовать определенная связь.

Прежде всего оба эти поля, и электрическое и магнитное, будут иметь одну и ту же частоту, и изменения их будут происходить по одному и тому же закону. Затем амплитуды электрического и магнитного полей будут определенным образом связаны между собой. Они будут пропорциональны одна другой и если, например, увеличив силу тока в проводе, увеличим этим амплитуду магнитного поля, то во столько же раз увеличится и амплитуда электрического поля. И, наконец, направления электрического и магнитного полей будут не произвольны, а определенным образом связаны друг с другом. Таким образом мы фактически будем иметь одно общее поле, обладающее свойствами как электрического, так и магнитного поля. Такое поле называется электромагнитным полем.

Распространение электромагнитного поля

Такое электромагнитное поле возникает вокруг каждого провода, по которому течет переменный электрический ток. Одной из наиболее существенных особенностей электромагнитного поля является то, что оно не остается сосредоточенным вокруг проводника, по которому течет ток, а распространяется вокруг проводника во все стороны. Скорость, с которой электромагнитное поле распространяется в пространстве, очень велика — она составляет, примерно, 300 000 километров в секунду. С такой огромной скоростью распространяются все электромагнитные поля, независимо от их характера и от того, какими причинами они созданы. Между прочим, с этой же скоростью распространяются в пространстве и лучи света (ниже будет объяснено, почему скорость распространения электромагнитного поля и световых лучей одна и та же). Поэтому скорость в 300 000 километров в секунду называется «скоростью света». Распространение электромагнитного поля во все стороны от проводника, вокруг которого оно возникло, можно сравнить с распространением звуковых колебаний (акустических волн) во все стороны от источника звука или волн в воде во все стороны от предмета, брошенного в воду. Вследствие этого сходства распространяющееся от проводника электромагнитное поле принято называть электромагнитными волнами. И между этими электромагнитными волнами, с одной стороны, и акустическими или водяными волнами, с другой, существует очень большая разница. В то время как последние (акустические или водяные волны) могут распространяться только по какой-либо определенной физической среде (например, воздух или вода), электромагнитные волны для своего распространения не нуждаются ни в какой среде. Правда, учеными уже давно выдвинута гипотеза (предположение) о существовании особой среды, в которой распространяются электромагнитные волны. Эта среда была названа «мировым эфиром». Но, во-первых, существование такой среды является только догадкой, не только никем не доказанной, но даже оспариваемой многими научными теориями А, во-вторых, для нас предположение о существовании мирового эфира является вообще не обязательным. Будет вполне достаточно для наших целей, если мы предположим, что электромагнитные волны для своего распространения не требуют никакой среды, и могут распространяться в пустоте.

Поглощение электромагнитных волн

Электромагнитные волны не только не требуют никакой среды для своего распространения, но, даже более того, распространяются в пустоте лучше, чем в какой бы то ни было среде. И происходит это вот почему.

Электромагнитное поле, как мы уже говорили, представляет собой одновременно два поля — электрическое и магнитное, причем оба эти поля переменные. Если в той среде, по которой движется электромагнитное поле, существуют свободные электрические заряды (например электроны), то электрическое поле, действуя на эти заряды, заставит их двигаться то в ту, то в другую сторону и, следовательно, вызовет в этой среде переменные электрические токи. Точно так же, если на пути распространения электромагнитной волны окажутся проводники, то переменное магнитное поле