нек-рым промежуточным моментам. Согласно предыдущему объяснению, выходящие из диполя силовые линии распространяются в окружающее пространство и благодаря отталкиванию новым, противоположным по знаку, колебанием диполя пе могут полностью вернуться в него; вследствие этого часть их отшнуровывается и распространяется в пространстве в виде свободного кольца замкнутых силовых линий. Распределение силовых линий на большом расстоянии от диполя см. Волны электромагнитные, где принята во внимание только верхняя полусфера, т. к. при расположении приемного диполя на земной поверхности распространение в нижней полусфере не представляет интереса. Такое разделение поля экваториальной плоскостью на две половины и будет иметь место при хорошей проводимости земной поверхности. Единственным необходимым условием для этого является перпендикулярность силовых линий к этой поверхности, что и выполняется. Отсюда вытекает, что любую вертикальную излучающую антенну молшо заменить диполем, построив ее зеркальное изобралсение под землей, как это показано на фиг. 8. Поэтому для определения силы поля действующая длина I диполя д. б. заменена удвоенной действующей высотой антенны, т. е. l = 2h.

В действите.чьности земля проводит не бесконечно хорошо, что особенно заметно для станций, расположенных на суше. Благодаря этому у основания антенны, где токи

Фиг. 8.

проводимости переходят в землю, появляется значительное переходное со-противление,условно обозначенное на фиг. 8 концентрацией земных токов у основания антенны. Это 1 сопротивление на больших установках может быть больше всех остальных сопротивлений, и поэтому всегда следует стремиться к его уменьшению; в практических радиостанциях располагают под антенной противовес (см.)-сетку из медных проводов, представляющую для тока незначительное сопротивление, или устраивают заземление (см.).

Мощность излучения. Электромагнитные волны, излученные колеблющимся диполем, несут с собой некоторое количество энергии, к-рое можно определить для любого направления фронта волны [см. Диполь электрически й,уравнения (13),(14)или (16)]. Для определения всей мощности W, излученной диполем, необходимо поток энергии через элемент шаровой поверхности dF (фиг. 9) проинтегрировать по всей этой поверхности. Как видно из чертежа,

dF = т d& 2лг\п& = 2ш&т& d&, (10)

а вся мощность, если подставить силу поля из выражения (5), выразится как

W = E4F = ln S sin # d& . (11)

Зная, что величина этого определенного инТ. Э. т. VIII.

теграла равна */з, и принимая во внимание ур-ие (1), получим BbipajKenne для излученной диполем мощности в виде

Для периодического синусоидального тока, по уравнению (4), эта мощность выражается следующим уравнением:

/2 COS cot.

(13)

Та же мощность доллша все время подводиться от источника тока к диполю, конечно, если только интенсивность его колебаний все время постоянна. Так как мощность при периодических колебаниях пропорциональна квадрату мгно-венного значения тока, то, следовательно, излучающий диполь является относительно источника тока сопротивлением, значение которого из выражения (13):

Rg определяется

(14)

или, по переводе в практич. единицы и по подстановке с = 3 10 :

R,= SOn[y. (15)

Это сопротивление излучения прибавляется к прочим сопротивлениям антенного устройства, но является полезным сопротивлением передающей антенны, которым учитывается эффект излучения элек-тромагнитн. поля. Для полусферы,т.е. пространства только над поверхностью земли, и мощность и сопротивление из-иучения Rg будут в 2 раза меньше, чем д.чя всей сферы:

(16)

Если еще ввести эквивалентную высоту антенны согласно выралсению l = 2h, то сопротивление излучения для полусферы выразится уравнением:

Rg=ieOnQf. .(17)

При неравномерном распределении тока и для определения излученной энергии таюке нулшо вводить в формулы среднее значение силы тока или же действующую длину диполя или высоту антенны. Величины сопротивления излучения д.чя обертонов антенны, определяемые только точной интеграцией, см. Короткие волны.

Прием. Физическое представ.че-н и е приема электромагнитных волн. Когда электромагнитная волна, распространяясь в пространстве, встречает на своем пути проводник, она претерпевает изменение: часть волны отралтется, часть поглощается проводником. Каждая электрич. силовая линия, дошедшая до проводника и поглощенная им, передает последнему свою энергию и вызывает в проводнике электрич. ток. Рассматриваем для ясности приемный диполь, центр к-рого находится в экваториальной плоскости излучающего дргаоля,

Фиг. 10.

И считаем, что электросиловые линии замкнуты и первыми до поверхности проводника доходят передние части их; а т. к. эти части, войдя в проводник, уничтолсаются, то вместо замкнутых силовых линий получаются разомкнутые, опирающиеся своими концами на проводник. Это вызывает появле-нпо па поверхности проводника зарядов; при

обозначении, дап-\ \\ i I I I / /\ на фиг. 10, Л,

па верхней половине проводника образуется поло -лдательный заряд, Т1К к 1К там силовая .чиния начина /! ется; на нижней

половине - отрицательный заряд, \ \ т.к. здесь силовая линия кончается. По мере продвижения волны заряды обеих половин провода увеличиваются, Т!К как число разорвавшихся электрич. линий увеличивается (фиг. 10, В). По истечении нек-рого промежутка Bpe.vieHH через проводник будет проходить центральная часть полуволны; в это время заряд проводника достигнет максимума, после чего заряд начинает уменьшаться, так как число разорвавшихся силовых линий уменьшается (фиг, 10, С, D). За первой полуволной последует вторая, которая произведет такое же действие, но заряд верхней половины проводника будет улсе отрицательным, а нижней половины-ноложите.чьным; за второй полуволной последует третья и т. д.: проводник под влиянием электромагнитных волн приходит в колебательное состояние с периодом, соответствующим периоду приходящих волн; эти колебания будут вынужденными колебаниями. Однако, в тот момент, когда электрич. силовая линия разрывается, оставшаяся часть оказывается нак.чоненной к поверхности проводника под весьма острым углом. Это не соответствует электрическ. равновесию, и силовые линии начнут скользить по проводнику, стремясь принять направление, перпендику.чярное к его поверхности. Такое скольлсение принимает колебательн. характер, т. к. проводник имеет изолированные концы, которые вызывают отралсение. Действительно, электрич. заряды, представляющие собой концы силовых линий, дойдя до изолированного конца проводника, не мо-1ут далее двигаться в том лее направлении, а вынуждены распространяться в обратном направлении; дойдя до противоположного изолированного конца, они испытывают снова отражение, и т. д. Вследствие интерференции, и.чи,наложения, прямых и отраженных волн в проводнике стремится установиться стоячая полуволна, соответствующая собственному колебанию проводника. Из предыдущего известно, что появление стоячей полуволны связано с из.чучением энергии в пространство. Т. о., проводник, принимаю-

щий В0.ЧНЫ, является одновременно и системой, излучающей их. Итак, в приемном проводе под влиянием воспринимаемых воли возникает два рода колебаний: одни-вы-нул-сденные, с периодом, равным периоду воспринимае.мых волн, другие - собственные, с периодом, равным периоду данного проводника. При резонансе (см.) воспринимаемых волн н прие.мной системы возникновение этих колебаний происходит наиболее интенсивно.

Напрялсение в приемной а и тен-н е. Вдали от передатчика,вволмовойзоне(см.) приема электрич. волн, си.ча электрич. поля направлена перпендикулярно к поверхности зем.чи, сила лее магнитного поля-параллельна последней. Кроме того, в земле пара.чле.чь-но ее поверхности существуют токи как следствие выравнивания потенциалов в проводящих слоях почвы. Все три поля м. б. применены для приема. Электрическ. поле можно уловить (воспринять из пространства) с помощью открытых антенн и, да.чее, использовать его с помощью приемника. Магнитное поле проявляется благодаря индукционному действию, оказываемому им на рамку или замкнутую антенну, и наконец, земные токи воспринимаются с помощью горизонтальных земных антенн, представляющих собою провода, распололсеппые в земле или по ней, но направлению приходящих волн. Ясно, что всегда желательно получить в приемном контуре возможно ббльшую эдс, к-рая должна далее действовать на детектор. А так как и магнитные и электрич. силы, а также и поле земных токов неразрывно связаны меледу собой, то всегда бывает достаточно принимать в рассмотрение, напр., тсчько одну электрич. силу, действующую на приемный провод. В этом случае в каждом элементе провода dl, составляющем некоторый угол а с направлением электрического поля приходящей волны (фиг. 11), действует переменная электродвижущая сила, равная Е dl cos а. Вся электродвижущая сила, вызванная полем волны в приемном проводе, опреде.чяется из уравнения:

e=jEdl cos а, (18)

при чем интеграл берется по всему протялсе-нию проводов. Если антенна имеет значительные размеры вдоль направления движения волны, то сила поля не во всех ее точках будет в одинаковой фазе. Под Е здесь приходится понимать значение силы поля, учитывающее запаздывание и равное , отнесенное к нек-ро.му среднему месту антенны, воспринимающему во.чны в момент времени to- Соединим два остальных множителя в выражении (18) вместе и обозначим их через dij; тогда эдс, индуктируемая в антенне, определится по ф-ле:

ejE.dij. (19)

Фиг. И.

Очевидна аналогия этой ф-лы приема воли с выражением (8) напрялхенности поля, излученного передающей аптеигюй. Простейшим оказывается расчет индуктированной эдс для вертикальн. открытых антенн, так как их направление точно совпадает с направлением электрических силовых линий. Сила поля Д.ЧЯ таких антенн будет в одинаковой фазе вдоль всего провода, и в выражении (19) ее можно вынести за знак интеграла. Тогда эдс, индуктируемая в такой антенне, в свободном пространстве выразится так: е = Е1, или, если антенну рассматривать как открытую только над поверхпостью земли, e=Eh. Если волны падают на антенну сверху (под острым углом), так что вектор силы поля образует угол а или направление двилсения волн-угол & с направлением антенны, то в эти ф-лы войдут еще множителями cos а и.чи sin .

Для форм замкнутых антенн (см.), для которых эдс

е== -j-E cos <р ,

при передаче, как и при приеме, обнарулшвается сильное направленное действие, зависящее от угла <р, образованного плоскостью рамки с направлением двилсения волпы. В то время как в горизонтальной плоскости рамка обнаруживает ярко выраженное направлен, действие, волны, падающие сверху, воспринимаются ею неослабленными, так как в этом случае будут активными и вертикальные и горизонтальные части рамки. В противоположность открытой антенне, принимающей сверху приходящие волны весьма слабо, т. е. имеющей направленное действие в вертикальной плоскости, а в горизонтальной плоскости прннимаюьцей равномерно, рамка имеет горизонтальное направленное действие и принимает равномерно вертикально приходящие поля.

Баланс энергии в приемной антенне. Антенна воспринимает из приходящего поля нек-рую энергию, определяемую (при резонансе) произведением напряжения е и силы тока в антенне I, при чем последний может быть нами рассчитан. Среднее значение воспринятой энергии, в случае сппусоидальных колебаний,

We = \el. (20)

Эта энергия и возбулсдает колебания в приемнике. В сопротивлениях приемника теряется мощность, которая выралсается по закону Длсоуля:

= IRP. (21)

Она слулшт в первую очередь для получения полезного действия, и, кроме того, часть ее теряется на нагревание проводов. R является, т. о., общим полезным и вредным сопротивлением, вносимым приемником. Так как приходящие волны вызывают в приемной антенне высокочастотный ток, последний вызовет, с своей стороны, излучение в пространство, окружающее приемную антенну. Поле же излучения каждой антенны по уравнению (2) определяется только током в эквивалентном диполе и не зависит от того, ка-КИ.М образом ток получен. В антенне передатчика он образуется благодаря внешней

эдс, приложенной к передающему устройству, в приемной же антенне он вызывается приходящил1И волнами. Работающая приемная антенна, т. о., излучает вокруг себя энергию, величина к-рой рассчитывается по ур-пю (13). Тогда энергия, излученная приемником по всем направлениям, выразится следующим образом:

Закон сохранения энергии дает: откуда

e{R + R,)I,

и сила тока в приемной системе

Л+ 80

(22)

(23)

(21)

Здесь надо подставить величину I = ejE для эдс, а для сопротивления излучения-I из выражения (15). Т. о., сила тока в приемнике зависит в одинаковой степени как от эдс, индуктированной приходящим полем в антенне, так и от суммы сопротив.чений-активного и излучения. Первое из них задается полезным сопротивлением, при чем знат чение сопротивления, вносимого им в антенну, молено менять путем изменения связи с приемником. Сопротивление же излучения задается размерами антенны и зависит тслько от действующей длины эквивалентного диполя и длины излученной волны. Если активное сопротивление R уменьшать так, чтобы оно стремилось к нулю, то, по выражению (24), ток I не делается бесконечно большим, а стремится к некоторому конечному пределу:

J = 8b?- (25)

Это объясняется ослабляюпдам действием обратного излучения.

Эта предельная сила тока при заданной напряженности поля Е растет с квадратом взятой длины волны и уменьшается с высотой антенны или длиной диполя I. Такое парадоксальное яв.чение особенно ясно наблюдается при ко- fncjx роткой волне и большой высоте антенны, когда сильно увеличившееся действие обратного излучения значительно уменьшает силу приемного тока; таким обр., наилучшее приемное

действие не соответствует наивысшей антенне. Действительно, изменение силы тока в зависимости от длины диполя, по (24), представляется кривой (фиг. 12). Итак, при малых длинах Rg не велико, и сила тока растет с увеличением высоты антенны, т. к. преобладает влияние увеличивающейся эдс, воспринятой системой. При ббльших длинах Д1Ш0ЛЯ ток начинает спадать, т. к*, возрастающее обраттюе излучение все более и более уменьшает его. Точка максимума тока имеет место прн такой длине антениы, для