Источник радиоволн? Как это происходит?

Что является источником радиоволн?

Начнем с определения источника радиоволн. Им всегда служит колеблющийся заряд или заряд, движущийся с переменной скоростью относительно наблюдателя.

Рассмотрим процесс подробнее. Представьте два разноименных заряда, которые находятся в пространстве и неподвижны. Они создают электростатическое поле, которое распространяется бесконечно в пространстве. Его напряженность уменьшается с увеличением расстояния от источника. Важно отметить, что все силовые линии этого поля начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном.

Если мы резко поменяем заряды местами, вектор напряженности электрического поля изменит направление. Раньше силовые линии шли сверху вниз, теперь — снизу вверх. Это изменение распространяется в пространстве не мгновенно, а с определенной скоростью.

Таким образом, единичная волна, создается путем изменения направления вектора электрического поля. Радиоволна — это последовательность изменений электрического поля, распространяющаяся перпендикулярно силовым линиям.

Когда заряды неподвижны, все силовые линии поля замыкаются на них. Но если заряды колеблются, силовые линии, удалившись от источника, замыкаются уже не на него. Источниками колеблющихся зарядов могут быть вращение звезд, низкочастотные токи в недрах планет, грозовые разряды, колебания электронов в атомах и, конечно, антенны.

Простая антенна — это диполь Герца, состоящий из двух проводников, расположенных на одной прямой. Концы проводников подключены к источнику колебаний, а их длина соответствует четверти длины волны. Максимальный ток протекает в центре полуволнового отрезка, а наибольшая разность потенциалов — между его концами.

Проводник, по которому протекает ток, создает магнитное поле. Однако в антенне ток и напряжение сдвинуты по фазе на 90 градусов, как и в любом колебательном контуре.

Но в радиоволне фазы электрического и магнитного полей совпадают.

Это можно объяснить с помощью графика ниже. Красным цветом показана амплитуда электрического поля, синим — магнитного.

Рядом с антенной фазы отличаются на 90 градусов, но с расстояния, равного половине длины волны, они совпадают.

При этом амплитуда поля вблизи антенны падает резко, а начиная с половины длины волны падает значительно медленнее.

Выводы

Радиоволны — это переменное электрическое и магнитное поля, распространяющиеся в пространстве.

Их источником является колеблющийся заряд.

Радиоволны являются поперечными волнами, так как их направление распространения перпендикулярно силовым линиям электрического поля.