Противоречия в оценке нового представления о распространении радиоволн преодолены

Автор: Виктор Ляхов UA4HUL

Все статьи на CQHAM.RU
Все статьи категории "Непроверенные идеи"

После публикации 4-х статей по новым представлениям о распространении радиоволн [1-4] в дальнем фронте, сомнения остались, что и вызвало необходимость в дальнейших более основательных разработках. Что поделаешь, такова система познания. Прежде всего, это касается применяемых единиц измерения. Приходится как бы, начать все с начала. Заранее отдадим предпочтение гауссовой системе единиц СГС. Оказывается, есть мнения [5], что в этом все дело, хотя имеется и другое представление. Прежде всего, рассмотрим, как определяется напряженность электрического поля. По имеющимся определениям это сила, которая воздействует на точечный единичный, положительный заряд, помещенный в любую точку электрического поля. В данном случае единичный заряд в одну единицу и тот носитель, на котором он расположен, являются измерительным прибором напряженности электрического поля. В зависимости от силы в динах, будет определяться, и величина поля. Под точечным зарядом понимается такие размеры его носителя, которые не искажают показаний. Допустим, если мы уменьшим размеры носителя заряда в два раза, не изменяя величину пробного единичного заряда, и убедимся, что получим те же значения силы, то это и будет удовлетворение условия точечного заряда. То, что здесь сказано, можно представить, для простейшего случая создания поля одним произвольным зарядом, в виде зависимости, следующей из закона Кулона

дин. (1)

Здесь - произвольный заряд, создающий поле; – пробный заряд, для измерения напряженности поля; - расстояние между зарядами в см.; , для системы СГС.

Так вот, уже на этом этапе приходится осмотрительно разобраться в тонкостях. Дело в том, что во всех публикациях приводится определение в другой форме

дин/ (2)

В сущности, если , численные значения не изменяются, но изменяется размерность. Здесь представляется непонятным, зачем проведено деление на 1 , когда от этого ничего не изменяется. Более того, присутствие в размерности , для электрических полей создаваемых изменением магнитного поля по закону Фарадея, в дальнем фронте электромагнитных колебаний, нежелательно, во избежание излишних разъяснений, ибо там вообще никаких зарядов нет. Для дальнейших рассуждений нам необходимо еще принять допущение, что определение (1) и (2) действуют и тогда, когда какие-либо заряды будут отсутствовать. Это определяется первым законом Фарадея в уравнениях Максвелла (3b), по которому источником электрического поля являются и изменяющиеся магнитные поля

(а), (b) (3)

(с), (d).

При этом если мы в такое поле поместим заряд в 1 , то полученная сила также будет определять величину электрического поля. Здесь надо сказать, что в [5] это обстоятельство весьма тщательно исследуется, даже с точки зрения релятивистских эффектов. Причем для силы действующей на пробный заряд, в более общем виде, дается выражение

(4)

Здесь - скорость движения пробного заряда, - скорость света, - еще не определенная нами напряженность магнитного поля. Введение сюда значительно разделило то определение, которое дается в системе СИ, где нет скорости света в знаменателе. Это обстоятельство и позволило придать симметричный вид уравнениям Максвелла вид (3). Таким образом, здесь дано исчерпывающее универсальное определения электрического поля, со всеми дополнительными пояснениями.

Теперь дадим определение магнитного поля. С качественной стороны его можно определить по реакции магнитной стрелки, но величина определяется сложней. Источником магнитного поля являются только вихревые поля, ибо здесь нет аналога электрического заряда. Наиболее простой пример этого – образование магнитного поля проводником со стационарным током. Этот случай определяется уравнением (3а), если положить первый член в правой части равным нулю. Здесь - плотность тока в , - напряженность магнитного поля в . Здесь надо иметь ввиду, что из закона Кулона 1 равен 1 .

Теперь, кстати, следует дать определение понятия потенциальных и вихревых полей. Потенциалом данной векторной величины называется такая скалярная величина, производная от которой по данной координате даст значение этой векторной функции по этой координате. Для вывода условия существования потенциального поля рассмотрим выражение для ротора по оси x и воспользуемся условием существования потенциала

(5)

Это значит, что если существует потенциал для напряженности , такой, что и , то вихревой поле отсутствует. Поэтому вихревые магнитные поля имеются везде, где есть движения зарядов. Это означает, что вихревые магнитные поля существуют только в самом проводнике. Вне проводника существуют потенциальные магнитные поля. Но если исчезают вихревые магнитные поля, как источник магнитных полей, то исчезают и потенциальные магнитные поля.

Естественно, что определение величины магнитных полей надо искать путем воздействия их на движущийся единичный электрический заряд. Представим, что в какой-то точке, существует магнитное поле и, мы поместили в него единичный заряд. О том, что существует магнитное поле, наш пробный, положительный заряд никак не прореагирует. То есть от этого напряженность электрического поля не изменится. Теперь представим, что этот пробный заряд начал перемещаться поперек направления магнитных сил. Движение пробного заряда эквивалентно появлению электрического тока «смещения», или лучше сказать – дополнительной напряженности вихревого магнитного поля. Это поле, конечно же, взаимодействует с основным измеряемым магнитным полем по правилу левой руки. Это означает, что если ладонь левой руки направить так, чтобы магнитные силовые линии, направленные от северного полюса до южного, входили в ладонь, а четыре пальца направить в направлении тока, то есть обратном движению электронов или частиц с отрицательным зарядом, то большой палец укажет направление появившейся силы. Это направление вовсе не совпадает с направлением магнитных силовых линий, а перпендикулярно им. Однако это единственный способ определить численное значение напряженности магнитного поля через перемещающийся пробный заряд. Эта сила определяется при контрольном заряде в один и скорости перемещения его в 1 см. в секунду. Собственно выражение (4) и является определением напряженности магнитного поля, где дин или

Таким образом, здесь также дано вполне широкое определение, напряженности магнитного поля.

Использование этой системы единиц имеет то преимущество, что для дальнего фронта напряженности электрического и магнитного полей имеют одинаковую размерность. Если же расчеты вести в системе СИ, то в результате исходная система уравнений Максвелла примет несимметричный вид

(a), (b), (с), (d) (6)

На это обстоятельство специально отмечено [5] (Стр.412) буквально следующим определением «Система СИ удобна для инженеров. Для применения в фундаментальной физике полей и вещества она обладает одним большим дефектом. Уравнения Максвелла для полей в вакууме в этой системе симметричны по отношению к электрическому и магнитным полям только в случае, если , а не выступает в роли магнитного поля. (Обратите внимание, что уравнения (5) не симметричны даже в отсутствие ). С другой стороны, как мы показали в гл. 10, именно , а не является фундаментальным магнитным полем в веществе. Это не является вопросом определения единиц, а представляет собой факт, отражающий отсутствие магнитного заряда. Следовательно, система СИ, построенная таким образом, нарушает или фундаментальную электромагнитную симметрию вакуума, или существо асимметрии источников». Напомним, что . Как видно уже давно связь системы СИ с уравнениями Максвелла подвергается сомнению. Признаться, что и для меня это заключение выглядело неожиданным, ибо широко известно, что физическая сущность явления выражаемого каким-то математическим выражением, не зависит от выбора единиц измерений. К этому обстоятельству мы вернемся ниже и дадим более веское обоснование. Тем более это выглядит загадочно, ибо симметрии уравнений Максвелла, с применением , я не обнаружил даже по их виду из [6]

, , , . (7)

Ведь здесь и разные величины. Но, все дело в самих определениях, что называется симметрией. Кстати, судя по выражению (4), определяющему напряженность магнитного поля величина в раз меньше в системе СИ, чем по определению в (4). Это значит, что, умножая ее на можно полностью ликвидировать несимметричность (6).

Теперь вернемся к результатам статьи [4]. Там приводятся новые модельные функции для распространения радиоволн, которые отражают колебательный процесс перехода энергии магнитных полей в электрические и наоборот, стоячими волнами. При взаимодействии их образуется бегущая волна. Таким образом, здесь распространение радиоволн представляется как распространение полей, выражаемых силами. Как только такие поля встретят на своем пути заряды, они вызывают их колебания. Если при этом нет потерь, то движущиеся заряды и их носители сами индуцируют свои электромагнитные поля, что и приводит к отражению или преломлению радиоволн. Если же носители зарядов обладают электрическим сопротивлением, то происходит выделение энергии в виде теплоты или воспринимается приемником в виде токов в антенне. Перенос энергии в виде распространения силовых полей определяется выражениями

эрг/сек=ватт. (8)

Здесь и измеряются в динах. Кстати это прямое указание на то, что не следовало в их размерность вводить величину заряда в знаменателе, о чем говорилось при определении этих величин. В статье [4] мы их измеряли в Ньютонах, что не влияет на смысл ибо, если привести систему (6) к симметричному виду, то можно использовать и систему СИ, определяя напряженности через силы. Конечно же, здесь вектор Умова-Пойтинга имеет смысл только, как указывающий направление распространения радиоволн, но не отражающий величину потока энергии.

Теперь попытаемся более основательно разобраться в причинах недоверия к системе СИ в области распространения радиоволн. Ну, прежде всего, напомним, что сами уравнения Максвелла рассматривают только вихревые поля. Если же эти поля и создают потенциальные поля, то изменение их во времени приводит к образованию новых вихревых полей. Это означает, что никакого потенциала здесь не может быть. Напомним, что потенциал электрических полей может быть только в стационарных процессах. Потенциалом электрических является Вольт. Это скалярная функция, определяющая работу электрических сил, при перемещении заряда вдоль силовых линий. Так вот определяя напряженность электрического поля через его потенциал Вольт/метр мы тем самым подменяем вихревые электрические поля на равные им по величине потенциальные поля. Естественно, что сам смысл процесса искажается. Далее, таким же образом, вихревое магнитное поле заменяется, на равное потенциальное поле, которое возникает вокруг проводника с током Ампер/метр. Здесь получается, что магнитное поля зависит от тока, хотя в дальней зоне никакого тока нет, ибо нет зарядов. Далее, устанавливая между ними связь, приходится вводить и волновое сопротивление , где Ом. Конечно же, здесь вектор Умова-Пойтинга имеет численное выражение в виде произведения векторов ватт/. Конечно же, в этом случае обязательно надо использовать применяемые сейчас выражения

, , (8)

, ,

иначе поток энергии будет вычисляться не верно. И все это выглядит так, как будто между передатчиком и приемником натянута двухпроводная линия. Причем сопротивление нагрузки у приемника равно волновому сопротивлению линии. То есть имеет место бегущая волна. Конечно же, это может быть просто некий практичный прием, чтобы сложные явления представить в более популярной форме. Кстати, именно таким образом рассчитывается усиление антенны по мощности, как произведение , поэтому оно получается весьма большим. Судя по новому представлению о распространении радиоволн умножать не надо, ибо напряженности магнитного и электрического полей замещают друг друга, так, что геометрическое сложение дает постоянную величину. Это значит, что если по существующему сейчас представлению усиление по мощности антенны в 16 раз, что составляет 12 дБ, то фактическое усиление полей будет всего лишь в 4 раза, или на 6 дБ.

Нельзя, ссылаясь на этот искусственный прием, отвергать новые представления о распространениях радиоволн, которые изложены в (4). Они есть следствие обнаруженных новых эффектов (Угасание принимаемых сигналов через ½ длины волны, существенное влияние дополнительных боковых рефлекторов и более логичное описание колебательного процесса в виде перехода энергии электрического поля в энергию магнитного поля и наоборот). Нельзя утверждать, что если пропадут вихревые магнитные поля, то могут остаться возбуждаемые ими потенциальные поля. Здесь просто нарушение третьего закона классической логики в виде перестановки следствия и причины. Причиной являются вихревые магнитные поля, а следствием и возможное появление потенциальных полей. Если первые пропадут, то пропадут и вторые. Уж если принимается система СИ, с ее подменой полей, то не следует при этом ссылаться на уравнения Максвелла, ибо такая интерпретация просто ошибочна, по физическому смыслу. Нельзя так просто рассуждать, что «электрические и магнитные поля связаны друг с другом», без определения каким именно способом происходит эта связь. Ведь, если эта связь выражается, что эти поля находятся в одной фазе, то это уже и не колебания. При электромагнитных колебаниях обязательно должен происходить обмен энергиями между электрическим и магнитным полями. Впрочем, это утверждение и не отрицается, но в тоже время утверждается и синфазность этих полей, что противоречит сущности колебательного процесса.

Итак, на этом думается, всякие дискуссии должны приостановиться до появления каких-то новых фактов. Если уж кто-то и не согласен с этим, то это его дело, пусть продолжает верить тому, чего нет. Как видите, на этом сайте фактически проходил весь процесс постепенного продвижения к истине, разумеется, не без шероховатостей и ошибок. Так происходит всегда. Опять таки советую скопировать эту заключительную статью. Для желающих могу подготовить весь набор из 5-ти статей и выслать по запросу на адрес

liahov@tlt.volga.ru . В этом наборе во всех статьях, по возможности, внесены исправления ошибок, которые, к сожалению, не удалось избежать в опубликованных вариантах.

Практическое применение.

Естественно, что новое представление о распространении радиоволн в «дальнем фронте» вносит и новый подход к проектированию антенн. В принципе в ближней зоне, где расчеты по программе MMANARUS все соответствует логике. Но, допустим при попытке просчитать эффект влияния дополнительных отростков на Т-образном согласующем устройстве, описанном в опытах, в статье [2], эта программа такой эффект не обнаруживает. Также по программе не просчитываются влияния дополнительных боковых рефлекторов. Вообще новый дополнительный принцип в проектировании узконаправленных антенн состоит в том, что в ближней зоне надо проектировать антенное устройство так, чтобы сразу же формировалась волна по типу дальней зоны, а именно в виде «якорной цепи». Во всех опубликованных статьях, как модельное представление, рассматривалась одиночная, очень узконаправленная волна. Польку реально излучается большой набор таких волн, то антенное устройство должно отражать волны в не желательном направлении. Следовательно, роль рефлекторов должна быть существенно повышена.

Литература:

1. Ляхов В. К. Как распространяются радиоволны? Здесь, в разделе «Непроверенные идеи».

2. Ляхов В. К. Трехэлементный волновой канал с двумя дополнительными рефлекторами, Здесь, в разделе «Непроверенные идеи».

3. Ляхов В. К. Как же распространяются радиоволны? Здесь же в разделе «Непроверенные идеи».

4. Ляхов В. К. Теоретическое доказательство существования нового представления о распространении радиоволн. Здесь же, в разделе «Непроверенные идеи».

5. Э. Парсел. Электричество и магнетизм. Берклеевский курс физики. М. Наука, 1983г.

6. Справочник по теоретическим основам радиотехники, Том 1. Под ред. Б. Х Кривицкого и В. Н. Дулина, Из-во «Энергия, 1977г.


Просмотрено: 12456 раз(а) Обновлено 07.01.2005 в 12:56
Автор - Виктор Ляхов UA4HUL
Обсуждение этой статьи
05.01.2013 16:57 Серёжа, вы займитесь для начала образованием в пределах школьной ...  --  Саша
21.11.2012 12:51 В практике распространении радиоволн действительно много такого,...  --  Сергей
22.11.2011 19:34 Очень напоминает рассказ А.П.Чехова "Письмо к учёному сосе...  --  UA3PT,Валерий...
20.10.2006 15:38 Реди! Каким же нужно быть невнимательным, чтобы писать на тот све...  --  Александр RZ6FE...
22.02.2006 18:03 Виктор! Не обращайте внимания на злобные комменарии и оценки на В...  --  Реди.
17.02.2006 18:06 Отличная идея разобраться в теории, но лучше подробнее почитать у...  --  Alex
26.11.2005 19:50 Здравствуйте, С прискорбием сообщаем, что 26 ноября 2005 года, п...  --  sk val muvyka...
04.11.2005 21:36 Алхимия ушла в прошлое, мы не вернёмся. No pasaran!!! Radio o m...  --  yl3gdj
08.09.2005 17:41 Наверное не стоит здесь вообще обсуждать эту белиберду. Надо бы "...  --  RU3BT Сергей...
09.06.2005 11:31 Владимир! Вы не поленитесь прочесть все опусы автора в данном раз...  --  Александр, RZ6F...
07.06.2005 11:24 Заинтересовался, прочитал, ужаснулся. Коллеги, есть же истины, на...  --  Владимир Поляко...
18.01.2005 12:38 Осталось только понять, куда девать реактивную энергию, которая в...  --  RW6HKF Михаил...
12.01.2005 21:53 Откуда Вы взяли термин "дальний фронт"? Чем он отличается от терм...  --  RU3BT Сергей...
11.01.2005 13:09 Позвольте высказать ряд замечаний к статье с точки зрения специал...  --  Е.В. Андропов...


Все статьи на CQHAM.RU
Экспорт статей с сервера CQHAM.RU

     << Назад