§ 121. Антенна как электрический диполь

Между состоянием колебания колебательного контура (стр. 280) и колебанием тока в антенне имеется существенное различие. Говоря об электрическом колебании контура, мы говорили об определенной мгновенной силе тока, об определенном мгновенном заряде на

обкладках конденсатора. Молчаливо подразумевалось, что сила тока во всех участках цепи одинакова, а электрический заряд сосредоточен на обкладках конденсатора и, следовательно, в данное мгновение может иметь лишь единственное значение.

При переходе к антенне мы уже теряем право рассматривать электрическое колебание так, как мы изучали в свое время колебание маятника. Тем не менее колебание электрического тока в антенне имеет механическую аналогию: оно во многом похоже на колебание стержня или струны, т. е. представляет собой стоячую волну.

Рис. 132.

Это обстоятельство можно наглядно продемонстрировать, доказав, что в антенне, находящейся под током, имеются узлы и пучности тока. Индикатором тока может служить маленькая лампочка накаливания (рис. 132). Мы убедимся, что в середине свободного куска провода, в котором возбуждены электромагнитные колебания, имеет место пучность тока проводимости, а на концах находятся узлы тока проводимости. В таком проводе в каждое мгновение ток идет во всех частях провода в одну сторону. В некоторое мгновение ток во всех точках провода обращается в нуль, а затем начинает течь в обратную сторону. Соответственно меняются электрические заряды, которые непрерывно распределены вдоль провода. Очевидно, пока ток идет в одном направлении, происходит скопление положительного заряда на одной половине провода и образование отрицательного заряда на другой. В момент обращения тока в нуль на концах скапливаются максимальные заряды противоположных знаков. Далее ток начинает идти в обратную сторону, заряды начинают уменьшаться и обращаются в нуль в тот момент, когда сила тока во всех точках провода максимальна. После этого начинается перезарядка, на половинах провода начинают скапливаться заряды обратного знака и т. д.

Мы обращаем внимание на то, что в каждый момент времени на двух половинах стержня имеются заряды противоположного знака. Два заряда, равйые по величине и противоположные по

знаку, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, — это электрический диполь. Можно поэтому сказать, что электрические колебания в антенне весьма похожи на колебание электрического диполя, при котором дипольный момент меняется от максимального положительного значения к нулю, затем от нуля возрастает в противоположном направлении, затем опять уменьшается и т. д.

Отличие антенны от диполя обнаруживается только на близких расстояниях от нее. На расстояниях же в сотни раз больших размеров антенны поле, создаваемое антенной, практически не отличимо от поля, создаваемого идеальным электрическим диполем.

Вернемся еще раз к аналогии антенны со стержнем. Собственные частоты электрических колебаний, которые могут существовать в свободной незаземленной антенне, не ограничиваются простейшим случаем, когда на длине антенны укладывается полволны (впрочем, в технике УКВ такой полу вол новый диполь в основном и применяется). Между длиной волны и длиной антенны имеется понятная, с точки зрения изложенного на стр. 116, связь: Такие длины волн X антенна с длиной способна излучать и принимать.

Способы изменения собственных частот антенны хорошо известны радиотехникам. Они сводятся к подключению к антенне катушки самоиндукции или конденсатора. Меняя индуктивность или емкость, можно менять собственные частоты антенны в широких пределах.