Распространение электромагнитных полей. Радиоволны

Передача электрических сигналов без проводов основана на применении свободных электромагнитных волн (см. п. 2.1). Статическое электрическое поле неразрывно связано со своим источником – неподвижным электрическим зарядом. Если этот заряд исчезает, то исчезает вызванное им электрическое поле. Аналогично можно сказать и про статическое магнитное поле.

В отличие от статических электрических и магнитных полей электромагнитное поле Е движется в окружающем пространстве со скоростью света и порождает магнитное поле Н, которое, в свою очередь, двигаясь со скоростью света, порождает электрическое поле такой же интенсивности Е. Этот процесс продолжается непрерывно: в каждой точке пространства электромагнитное поле воспроизводит себя. Оно распространяется в свободном пространстве со скоростью м/с в виде волны, не связанной со своим источником. Таким образом, в отличие от статических электрических и магнитных полей, электромагнитное поле не зависит от своего источника. Если его источник исчезает, электромагнитное поле продолжает двигаться в пространстве, отдаляясь от точки, в которой находился источник.

При излучении от источника радиоволны уносят с собой некоторую энергию N. В свободном пространстве она распределяется внутри сферического слоя с радиусом D, равным расстоянию до источника колебаний.

а)	б)	в)

Рис. 2.3. Статические и динамические поля. Силовые линии: а) магнитного поля в присутствии и в отсутствие постоянного магнита М; б) электрического поля в присутствии и вотсутствие в точке А электрического заряда q; в) электромагнитного поля при включении и выключении радиолокационной станции (РЛС)

В процессе распространения волны поверхность сферического слоя увеличивается пропорционально квадрату расстояния D. На единичную поверхность сферического слоя приходится удельная энергия

.

Таким образом, удельная энергия электромагнитной волны обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения. Эта мощность пропорциональна квадрату напряженности поля Е. Поэтому величина Е в отличие от напряженности статического поля убывает пропорционально первой степени расстояния до источника излучения. Благодаря такому медленному убыванию в пространстве напряженности электромагнитного поля и стала возможна дальняя беспроводная связь с помощью радиоволн.