Источник радиоизлучения

Изобретение относится к физике электромагнитных явлений, а именно, к устройствам для излучения электромагнитных волн и может быть использовано в экспериментах по исследованию радиоизлучения источников, движущихся с высокими (вплоть до релятивистских) скоростями, а также в экспериментах в области релятивистской механики.

Известны дипольные излучатели радиоволн [Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Электричество и магнетизм. – М.: Просвещение, 1980. - с. 212]. Полуволновый диполь создает в окружающем его пространстве электрическое поле, направление силовых линий которого периодически изменяется на противоположное, что приводит к возникновению электромагнитной волны. Излучение достигает максимума в плоскости, перпендикулярной оси диполя.

Схематично дипольный излучатель можно представить в виде стержня с двумя (положительным q+ и отрицательным q-) зарядами, движущимися с переменными (как по величине, так и по направлению) ускорениями вдоль стержня (вдоль оси диполя). В точке встречи зарядов (на середине диполя) они компенсируют друг друга и электрическое поле диполя становится равным нулю. Наибольшее электрическое поле в окружающем пространстве создается, когда заряды находятся на максимальном удалении (на концах диполя). Такое колебательное движение зарядов вызывает периодическое изменение направления электрических силовых линий диполя и приводит к возникновению электромагнитной волны.

Если диполь движется в направлении перпендикуляра к своей оси, то траектории движения зарядов q+ и q- принимают вид двух идентичных синусоид, сдвинутых на 180° относительно друг друга.

Недостатком дипольных излучателей является невозможность получения высокой скорости движения излучателя, которая необходима, например, при исследованиях в области релятивистской механики. Это обусловлено тем, что в настоящее время разогнать физические тела (которыми являются дипольные и другие излучатели) до скоростей, сравнимых со скоростью света, практически невозможно.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является двухпроводная линия с расположенными в одной плоскости параллельными проводами, соединенная с генератором, возбуждающим в ней короткие электромагнитные импульсы [Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Электричество и магнетизм. - М.: Просвещение, 1980. - с. 208, рис. 12.3]. Скорость распространения электромагнитной волны вдоль такой линии (в случае, если она не заполнена диэлектриком) равна скорости света. Вместе с электрическим полем по проводам линии «перемещаются» и заряды q+ и q-, создающие это поле.

Недостатком такой конструкции является параллельное расположение проводов, приводящее к равномерному движению зарядов по параллельным траекториям и, следовательно, невозможности радиоизлучения.

Задачей изобретения является создание излучателя электромагнитных волн, который при неподвижных элементах своей конструкции создает излучение движущегося излучателя.

Техническим результатом является изменение траектории движения зарядов.

Технический результат достигается тем, что в источнике радиоизлучения, состоящем из двух проводов, расположенных в одной плоскости и подключенных к генератору, создающему в них короткие электромагнитные импульсы, конфигурации обоих проводов представляют собой идентичные синусоидальные линии, смещенные одна относительно другой на 180° и изолированные друг от друга в точках их пересечения.

За счет того, что конфигурации обоих проводов представляют собой идентичные синусоидальные линии, смещенные одна относительно другой на 180° и изолированные друг от друга в точках их пересечения, траектории зарядов q+ и q-, движущихся по этим проводам вследствие короткого электромагнитного импульса, созданного генератором, будут совпадать с траекториям зарядов движущегося дипольного излучателя, что и обуславливает возникновение электромагнитного излучения, исходящего от движущегося излучателя.

На фиг. 1 изображен источник радиоизлучения.

Источник радиоизлучения состоит из двух проводов 1 и 2, расположенных в одной плоскости и подключенных к генератору 3, который создает в них короткие электромагнитные импульсы. Конфигурация каждого провода представляет синусоиду. Эти синусоиды полностью идентичны и смещены одна относительно другой на 180°. В точках пересечения 4 провода изолированы друг от друга.

При создании генератором 3 в проводах 1 и 2 короткого электромагнитного импульса он будет перемещаться по проводам со скоростью, близкой к скорости света. Вместе с этим импульсом по проводам перемещаются волна напряжения и электрические заряды q+ и q-. Траектории этих зарядов в изогнутых по синусоиде проводах источника радиоизлучения будут полностью аналогичны траекториям зарядов движущегося дипольного излучателя.

Следовательно, движущаяся в изогнутых по синусоиде и неподвижных проводах источника радиоизлучения система двух зарядов будет производить излучение электромагнитных волн, создавая при этом эффект излучения от движущегося объекта (движущегося излучателя).

Скорость V_З (фиг. 1) этой системы двух зарядов в первом приближении можно определить, если представить траекторию движения зарядов в виде отрезков прямых, наклоненных к оси X под углом w (как показано тонкими линиями на фиг. 1).

где V_З - скорость излучающей системы двух зарядов; м/с;

С - скорость света, м/с;

w - угол наклона аппроксимирующего отрезка прямой к оси абсцисс синусоид, град.

Зная величину А (фиг. 1), можно приближенно найти период Т излучаемых электромагнитных колебаний.

где Т - период излучаемых электромагнитных колебаний, с;

А - амплитуда синусоид, по которым изогнуты провода 1 и 2 источника радиоизлучения, м.

Как видно из формулы (1), скорость излучающей системы двух зарядов может быть очень высока, что позволяет использовать предлагаемую конструкцию источника радиоизлучения в экспериментальных исследованиях в области релятивистской механики и при изучении электромагнитного излучения быстродвижущихся объектов.

Длина проводов, от которой зависит количество участков «схождения-расхождения» проводов, может быть определена по условию полного затухания электромагнитного излучения от единичного короткого электромагнитного импульса, созданного генератором в проводах.

Конфигурация проводов источника радиоизлучения в виде несинусоидальных линий также может привести к получению эффекта электромагнитного излучения от движущегося объекта. Однако в этом случае излучаемая электромагнитная волна может значительно отличаться от гармонической волны, в то время как радиоизлучение представляет собой гармоническую или близкую к ней электромагнитную волну.