Передача энергии по коаксиальному кабелю

На рис. 18.2 показан отрезок коаксиального кабеля и расположенные относительно него составляющие электромагнитного поля.

Определим проекции вектора Пойтинга в цилиндрической системе координат, так как вектор напряженности магнитного поля ориентирован по касательной к цилиндрическому проводнику с током, т.е. в цилиндрической системе координат имеет составляющую только , то вектор Пойнтинга не будет иметь такой проекции.

Напряженность электрического поля в диэлектрике определяется зарядом и током

Следовательно, на поверхности жилы

.

По закону полного тока

Тогда

(18.6)

Из формулы видно, что плотность потока энергии имеет наибольшее значение вблизи жилы.

(18.7)

За пределами кабеля магнитного поля нет (Н = 0).

В пределах оболочки нет радиальной составляющей вектора поля, следовательно, нет потока.

Рис. 18.3. Определение плотности потока энергии

Угловая и радиальная составляющие напряженностей имеются только в кольцевом сечении диэлектрика.

Следовательно, энергия в осевом направлении передается по зазору в кабеле, а проводники служат как направляющие для потока.

Радиальная составляющая вектора Пойнтинга на поверхности жилы

(18.8)

Полагая, что плотность потока энергии на поверхности жилы одинакова, найдем энергию

(18.9)

т.к.

Следовательно, радиальная составляющая вектора Пойнтинга определяет потери энергии в проводнике при протекании по нему тока.