Дослідження антенних властивостей тороїдальних котушок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження антенних властивостей тороїдальних котушок

Фера Ігор, здобувач фахової передвищої освіти I курсу спеціальності «Автомобільний транспорт»,

науковий керівник Кузів І. С.

Останніми роками різні науково-дослідні колективи й автори проводять безліч робіт із вивчення нетрадиційних (з погляду сучасної фізики) природних явищ, енергетики, полів, випромінювань та їхнього прикладного використання. При цьому висуваються нові гіпотези про будову речовини й Всесвіту, пропонуються нові теорії про фізичні поля, випромінювання, взаємодії тощо. Аналіз і узагальнення результатів подібних робіт у суміжних галузях досліджень дає змогу виокремити в них багато чого спільного, що збігається не тільки за послідовністю спостережуваних явищ і процесів, а й за їх змістом та величиною реєстрованих параметрів. Результати згаданих робіт здатні істотно доповнити один одного, збагатити новими знаннями та внаслідок цього значно просунути пізнання природи й істотно поліпшити процес життєдіяльності та якість життя людини.

Останнім часом дедалі більший інтерес, визнання й експериментальне підтвердження знаходять поздовжні електромагнітні хвилі (ПЕХ).

Існування ПЕХ тільки в невільному просторі вельми суттєво обмежило їхні дослідження в основному рамками радіотехнічних пристроїв. Водночас результати проведених експериментів свідчать про їхню широку поширеність у природі та суттєвий вплив на живі організми як переносника біоенергії та інформації.

Поздовжні електромагнітні хвилі (ПЕХ) теоретично стали вивчатися порівняно недавно, вони суттєво відрізняються від добре відомих поперечних електромагнітних хвиль (ЕМХ) тим, що вектор Е або Н спрямовані вздовж напрямку руху хвилі. Поздовжні електричні хвилі в середовищах безпосередньо пов'язані з поздовжніми переміщеннями зарядів і супроводжують їх.

У наукових колах немає єдиного розуміння з проблеми ПЕХ і навіть піддається сумніву сам факт їхнього існування на тій підставі, що рівняння. Максвелла не мають розв'язань для поздовжніх хвиль у діелектриках та у вакуумі. Прихильники ПЕХ наводять численні приклади їх існування в плазмі (хвилі Ленгмюра), у хвилеводах, резонаторах, в п'зоелектриках, напівпровідниках, в однопровідних лініях передачі енергії й т.п. та пропонують теоретичні розв'язання проблеми.

Як це не дивно, аналогічні суперечки відбувалися півтора століття раніше, коли обговорювалася проблема електромагнітного (ЕМ) поля, в аспекті співвідношення теорії далекодії та теорії близькодії.

Прихильники далекодії вважають, що розподіл ЕМ полів є наслідок розподілу зарядів, тоді як прихильники близькодії вважають, що розподіл зарядів є наслідок структури розподілу полів. За 120 років, коли домінували прибічники близькодії в електродинаміці й поперечні ЕМХ в радіоелектроніці, накопичилося досить велике число фактів, не пояснюваних теорією Максвелла, наприклад, перенесення енергії електричних хвиль по одиночному дроті (парадокс Тесла), таємнича енергія випромінювань з пальців.

В цей час існування ПЕВ підтверджується багатьма теоретичними та експериментальними роботами, починаючи з робіт Тесла та його учнів.

Слід підкреслити, що існування поздовжніх електромагнітних хвиль не суперечить фундаментальним законам фізики, зокрема, рівнянням Максвелла, але існує певна плутанина в термінології для поздовжніх хвиль, що прямо пов'язано з різною фізичною природою таких хвиль.

Пригадаємо, що електромагнітна індукція -- явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним потоком. Вихрове електростатичне поле може бути створено за допомогою змінних за часом замкнутих струмів, що задовольняють умові соленоїдальності.

Найбільш простий і відомий варіант отримання таких полів пов'язаний з використанням струмів, що ростуть або зменшуються прямо пропорційно часу t. Тоді електричне вихрове поле Е виявляється строго статичним, де роль джерел вихорів електричного поля відіграє залежна від часу похідна від заданого ззовні магнітного поля; тому ці джерела можна ідентифікувати з деяким магнітним струмом [1].

Прямий соленоїд з лінійним струмом, згорнутий в тор, еквівалентний кільцевому магнітному струму, зовнішнє поле якого при стягуванні кільця в точку збігається з полем елементарного електричного диполя.

Струмовий електричний диполь виходить згортанням прямого соленоїда в тор рис. 1.

Рис. 1. Прямий соленоїд з лінійним струмом, згорнутий в тор, еквівалентний кільцевому магнітному струму, зовнішнє поле якого при стягуванні кільця в точку збігається з полем елементарного електричного диполя[1].

антенний тороїдальний котушка

Отже, наша відправна обернена задача про віднайдення джерел дипольного електростатичного поля має принаймні два незалежні набори рішень: це або розподілу нерухомих зарядів, або розподіл вихрових струмів, що лінійно змінюються по часу t.

При розумінні цих обмежень і з дотриманням деякої розумної обережності можна висловити таке загальне твердження: будь-яке електростатичне поле, створюване будь-якою системою нерухомих зарядів, може бути точно відтворено із застосуванням тільки струмових джерел [1].

В зв'язку з цим цікаво відзначити, що тороїдальні струми завжди виявляються виділеними в ряді інших розподілів. З ними доводиться стикатися і в макромасштабах при дослідженні полів, створюваних тороїдальними антенами. Як відомо, за поле випромінювання відповідальна лише вихрова частина струму. Отже, істинними, так би мовити, «чистими» джерелами випромінювання повинні вважатися саме кільцеві, замкнуті струми, що звеличує тор в ранг елітарних геометричних фігур у теорії випромінювачів, бо за допомогою чисто-вихрових струмів, що його обтікають, можна відтворити будь-яке поле випромінювання: поздовжні азимутальні струми, коаксіально поточні по великих кільцях тора, випромінюють подібно елементарному магнітному диполю; поперечні, полоідальні струми, що протікають по малим колам, випромінюють, як електричний диполь і т. д [1]. Так що в певному сенсі тор є більш елементарним електродипольним джерелом, ніж навіть сам вібратор Герца.

Кульова приймальна антена реєструє поверхневий заряд, викликаний компонентом падаючої хвилі Е нормальної до зовнішньої поверхні; тому можуть бути виявлені лише поздовжні електричні хвилі (але не магнітні). Щоб визначити напрямок (поляризацію) падаючої подовжньої електричної хвилі, може бути введений відповідний поглинаючий екран. При цьому невраховані поперечні електромагнітні поля, що випромінюються проводами та сусідніми об'єктами, відіграють лише незначну роль [2].

Поздовжні електричні хвилі транспортують енергію перпендикулярно пластин паралельного конденсатора. Відомо, що енергія може бути передана від однієї пластини плоского паралельного конденсатора до іншої пластини. Таким чином, очевидно, що енергія передається в напрямку поздовжнього електричного поля Е перпендикулярно пластинам конденсатора [2].

Все ж таки теорія, представлена вище, дуже незалежна від розміру довжини хвилі; так що потік енергії перпендикулярно пластинам звичайного конденсатора і саме при допомозі кульової приймальної антени можна виявити компоненти падаючої хвилі Е, нормальної до зовнішньої поверхні [2].

Для виявлення випромінювання тороїдальних антен всередину тороїдальної котушки поміщається кульова антена підключена до осцилографа Рис. 2.

Всередині тороїдальних антен при допомозі осцилографа фіксується імпульси пилкоподібної форми. Оскільки кульова антена не сприймає поперечних електромагнітних хвиль то даний дослід свідчить про те що ми фіксуємо поздовжні електричні хвилі.

При віддалені кульової антени від тороїдальної випромінювальної котушки на відстань 10см сигнал практично спадає до нуля.

Коли всередину тороїдальної випромінювальної котушки помістити металевий стержень то кульова антена сприймає досить сильний сигнал в торці стержня. Даний дослід свідчить про те що у стержні поширюються поздовжні електричні хвилі.

При якісному порівнянні сигналу від кульових антен різних розмірів ми помітили що сигнал від кульки меншого розміру має меншу амплітуду.

При використанні тороїдальних котушок різних розмірів ми помітили що чим менші розміри, тим амплітуда сигналу яка фіксується кульовою антеною буде менша. Також при зменшенні розмірів тороїдальної котушки збільшується рівень шумів у прийнятому сигналі

Рис. 2. Прилади для виявлення та генерації поздовжніх електричних хвиль.

Провівши наукове дослідження з обраної теми, слід підсумувати, що:

тороїдальна котушка є джерелом змінного електричного поля при з використанням струмів, що ростуть або зменшуються прямо пропорційно часу t, тобто вихрове електричне поле може бути створено за допомогою змінних за часом замкнутих струмів, що задовольняють умові соленоїдальності;

вихрове електричне поле створене за допомогою змінних за часом замкнутих струмів прямо пропорційних часу t зосереджене в центрі тороїдальної котушки;

електричне поле створене за допомогою змінних за часом замкнутих струмів прямо пропорційних часу породжує поздовжні електричні хвилі у провідниках. Дані електричні хвилі досить слабо затухаючі.

Отримані результати досліджень потребують дальшого вивчення та опрацювання і на їх основі уточнення гіпотези випромінювання тороїдальних антен.

Список використаних джерел

M A Miller Charge and current electrostatics. Nonstationary sources of static fields 1984 Sov. Phys. Usp. 27 69 American Institute of Physics

Monstein C., Wesley J.P. Observation of scalar longitudinal electrodynamic waves. // Europhys. Lett. 59(4), pp. 514-520 (2002).

Maxwel l J. С.-- A Treatise on Electricity and Magnetism in two volumes.-- 3rd ed.--

1891.

Jackson J. D., Classical Electrodynamics (John Wiley & Sons, New York) 1965, p. 180, eq. (6.37).

Wesley J. P., Proceedings of the 2nd Cologne Workshop Physics as a Science, in J. New Energy, 5 (2001) 95

Wesley J. P., Selected Topics in Scientific Physics (Benjamin Wesley, Blumberg) 2001, pp. 125-127.

Romig H. R. et al., Reference Data For Radio Engineers, edited by Westman H. P., Vol. 6 (Howard W. Sams & Co., Inc.) 1982, pp. 28-3, Table (1).

Размещено на Allbest.ru/