«Н»: То есть мы сейчас вплотную подошли к вопросу о возникновении, распространении и возможности ПРИЕМА РАДИОВОЛН!?
«А»: Да пора уж! Представь себе, что мы преобразовали колебательный контур таким образом, что он принял следующий вид (см. рис. 4.1).
Здесь, фактически, мы имеем не один, а два колебательных контура. Первый — это контур, образованный С и L1, резонансная частота которого f0 равна частоте генератора Uсигн. Обмотки L1 и L2 связаны индуктивно. Поэтому во втором контуре также возникают колебания с частотой f0…
«Н»: Относительно первого контура вопросов не имеется. Но вот где ты увидал второй контур? Я лично вижу только обмотку L2!
«А»: Но ты не можешь не видеть, что верхний конец L2 переходит в некий проводник, который оканчивается точкой А?
«Н»: Вижу… Но что дальше?
«А»: А то, что это и есть второй, открытый колебательный контур! Его емкость является распределенной. То есть она образована как бы из множества малых емкостей между различными точками антенны и землей!
«Н»: Выходит, что L2 входит в состав ЦЕПИ АНТЕННЫ?
«А»: Ну конечно! А упомянутый уже вертикальный проводник — это ни что иное, как антенный штырь! Его длина может варьироваться в разных случаях от нескольких сантиметров до сотен метров! Да и само устройство антенны в реальности может быть исключительно сложным по своей конструкции!
«Н»: Но если это и есть антенна, то она должна каким-то образом принимать близкие и далекие радиостанции. Разве нет?
«А»: Верно! Однако в данном случае она не принимающая, а передающая. Попробуем представить себе, что при этом происходит… Видишь, на рис. 4.2 я изобразил только непосредственно антенну и то в очень упрощенном виде?
«Н»: А что представляют из себя концентрические кольца, параллельные земле и названные тобой Н¯, а также «серпантин*, обозначенный, как Е¯? И почему, если я правильно понял, они носят ВЕКТОРНЫЙ ХАРАКТЕР!?
«А»:E¯ — это вектор напряженности электрического поля. Соответственно Н¯ — вектор напряженности магнитного поля. Знак вектора дает нам ясно понять, что эти поля могут быть ориентированы относительно поверхности земли под самыми различными углами.
Но вот между собой они ВСЕГДА взаимоперпендикулярны! Но на рисунке присутствуют еще и токи I1 и I2.Ты мне не скажешь, что они из себя представляют?
«Н»: Очевидно, под воздействием не показанного здесь первичного контура, вдоль по длине антенного штыря циркулируют токи I1 и I2, представляющие собой перемещение, посредством индукции, электрического заряда то в направлении ОТ земли к точке А, то в ОБРАТНОМ! Естественно, с частотой f0!
Выходит, в точке А то наблюдается «избыток» электронов, то их «недостаток»! В пользу моих слов говорит и тот факт, как при этом направлены силовые линии электрического поля…
«А»: Вот она — моя награда за потраченные труды! Совершенно верно!
Иначе говоря — антенна есть инструмент для преобразования переменных напряжения и тока в энергию электромагнитного поля, способную свободно распространяться в пространстве!
«Н»: А вот чего я, дружище, не могу понять… Все-таки, почему порождаемое вокруг антенны электромагнитное поле не просто циркулирует, а способно как-бы «оторваться» и унестись навсегда?
«А»: Браво, Незнайкин! Ты задал сейчас очень глубокий вопрос! Недавно мы беседовали на эту тему со Спецом! Это была интересная беседа. Действительно, ведь токи в той же антенне имеют вполне обратимый характер.
То вверх, то вниз, то они вообще равны нулю… Электромагнитное поле могло бы тоже циркулировать, то распространяясь в пространстве ОТ антенны в один из полупериодов, то стремясь К антенне в другой полупериод…
«Н»: А как думает Спец?
«А»: Он сказал, что категорического, строгого объяснения этому факту — не существует!
Но мы должны благодарить Бога и Природу за то, что электромагнитное поле в виде электромагнитных волн способно покидать антенну и уноситься в бесконечность!
Именно этот эффект, по большому счету, делает возможной не только радиосвязь, но и саму жизнь на Земле!
А возможно и вообще во Вселенной!
«Н»: Даже вот так вот!?
«А»: Даже вот так вот! Но продолжим наши игры! Ты, безусловно, слышал, что «покинув» передающую антенну, электромагнитные волны СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА распространяются в пространстве! Если передающая антенна является ИЗОТРОПНОЙ, то интенсивность электромагнитной энергии уменьшается ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ!
В случае, если антенна обладает направленностью, то есть является АНИЗОТРОПНОЙ, то эта зависимость может быть несколько иной. Но, в любом случае, чем дальше точка приема находится от передающей антенны, тем меньше интенсивность электромагнитного поля в ней! Наводимого этой передающей антенной, разумеется.
«Н»: Это понятно! Ну, а как устроена приемная антенна?
«А»: Подумай сам! Я подскажу тебе — это обратимое явление.
«Н»: Но если это явление обратимое, то тогда, поместив штырь (металлический) в точку, удаленную от передающей антенны на некоторое расстояние, мы вправе ожидать, что электромагнитное поле НАВЕДЕТ в этой ПРИЕМНОЙ АНТЕННЕ токи, имеющие туже частоту, что и породившие их электромагнитные волны!
«А»: Достойный ответ! Ты только не уточнил, что по своей величине эти ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ токи являются исключительно малыми! Их реальное амплитудное значение — не более нескольких десятков милливольт! И это еще исключительно много! Чаще всего — на порядок меньше. А то и два-три порядка.
«Н»: А почему ты употребил слово — высокочастотные? А низкочастотных разве нет?
«А»: Действительно! Давай определимся в понятиях! В Природе существуют электромагнитные колебания с самыми разнообразными длинами волн или, что адекватно, с самыми различными частотами!
Видимый свет — это ведь также электромагнитные волны длина, которых измеряется нанометрами! Например, красный цвет характеризуется длиной волны — 630 нм.
Или 2x1014 герц!
То есть ДВЕСТИ ТЫСЯЧ МИЛЛИАРДОВ полных периодов в секунду!
«Н»: Да это считать не пересчитать!
«А»: И то правда, Незнайкин! Ведь если представить себе некое существо, которое не ест, не спит, не развлекается, а только подсчитывает это число со скоростью одна единица в секунду, то ему потребовалось бы примерно ШЕСТЬ МИЛЛИОНОВ ЧЕТЫРЕСТА ТЫСЯЧ ЛЕТ! И все для того, чтобы зафиксировать — сколько раз в секунду изменяется направленность векторов магнитного и электрического!
«Н»: Но ведь это уже не радиодиапазон?
«А»: Что правда, то правда! Генерация и прием электромагнитных колебаний подобных частот осуществляются особыми, не радиотехническими методами! А собственно радиодиапазон ограничен сверху частотами порядка ДЕСЯТЬ В ДВЕНАДЦАТОЙ СТЕПЕНИ ГЕРЦ!
«Н»: Ну, а снизу?
«А»: Это очень сложный вопрос! Дело в том, что сверхнизкочастотные колебания имеют свои особенности. Представь, например, длину волны электромагнитного колебания 3х1013 километров!
Она соответствует частоте f = 10-8 герц! Это означает, что ОДИН ПОЛНЫЙ ПЕРИОД такого колебания — около ТРЕХ ЛЕТ! То есть длина волны составляет приблизительно ОДИН ПАРСЕК!
Ты ведь встречался с подобной единицей длины в фантастических романах?
